論文の概要: Proposal for non-cryogenic quantum repeaters with hot hybrid
alkali-noble gases
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.09504v1
- Date: Tue, 18 Oct 2022 00:53:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-22 04:36:51.742567
- Title: Proposal for non-cryogenic quantum repeaters with hot hybrid
alkali-noble gases
- Title（参考訳）: 高温ハイブリッドアルカリ-ノーブルガスを用いた非クリニック量子リピータの提案
- Authors: Jia-Wei Ji, Faezeh Kimiaee Asadi, Khabat Heshami, and Christoph Simon
- Abstract要約: 低温下で動作可能な量子リピータアーキテクチャを提案する。
各ノードは、高温のアルカリ原子と高貴なガススピンのセル上に構築され、数時間の保存時間を提供する。
本稿では,提案したリレーダアーキテクチャの性能を,リレーダレートと全体的な絡み合い特性の観点から定量化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a quantum repeater architecture that can operate without
cryogenics. Each node in our architecture builds on a cell of hot alkali atoms
and noble-gas spins which offer a storage time as long as a few hours. Such a
cell of hybrid gases is placed in a ring cavity, which allows us to suppress
the detrimental four-wave mixing (FWM) noise in the system. We investigate the
protocol based on a single-photon source made of an ensemble of the same hot
alkali atoms. A single photon emitted from the source is either stored in the
memory or transmitted to the central station to be detected. We quantify the
fidelity and success probability of generating entanglement between two remote
ensembles of noble-gas spins by taking into account finite memory efficiency,
channel loss, and dark counts in detectors. We describe how the entanglement
can be extended to long distances via entanglement swapping operations by
retrieving the stored signal. Moreover, we quantify the performance of this
proposed repeater architecture in terms of repeater rates and overall
entanglement fidelities and compare it to another recently proposed
non-cryogenic quantum repeater architecture based on nitrogen-vacancy (NV)
centers and optomechanical spin-photon interfaces. As the system requires a
relatively simple setup, it is much easier to perform multiplexing, which
enables achieving rates comparable to the rates of repeaters with NV centers
and optomechanics, while the overall entanglement fidelities of the present
scheme are higher than the fidelities of the previous scheme. Our work shows
that a scalable long-distance quantum network made of hot hybrid atomic gases
is within reach of current technological capabilities.
- Abstract（参考訳）: 極低温下で動作可能な量子リピータアーキテクチャを提案する。
アーキテクチャの各ノードは、高温のアルカリ原子と高貴なガススピンのセルの上に構築され、数時間の保存時間を提供します。
このようなハイブリッドガスのセルをリングキャビティに配置することで、システム内の有害な4波混合(FWM)ノイズを抑制することができる。
我々は,同じ高温アルカリ原子のアンサンブルからなる単一光子源に基づくプロトコルについて検討した。
ソースから放出される単一光子は、メモリに記憶されるか、検出対象の中央局に送信される。
我々は,検出器の有限メモリ効率,チャネル損失,暗数を考慮した,希ガススピンの2つのリモートアンサンブル間の絡み合いの発生率と成功確率を定量化する。
本稿では,格納信号の検索により,絡み合い操作により,絡み合いを長距離に拡張する方法について述べる。
さらに,提案するリピータアーキテクチャの性能をリピータレートと全体のエンタングルメントフィディティの観点から定量化し,窒素空孔(nv)中心と光機械スピン光子界面に基づく最近提案された非クリニック量子リピータアーキテクチャと比較した。
システムは比較的単純な設定を必要とするため、多重化がより容易であり、これはNV中心と光力学の繰り返し器の速度に匹敵する速度を達成できる一方、現在のスキームの全体的な絡み合いは以前のスキームの忠実度よりも高い。
我々の研究は、熱いハイブリッド原子ガスからなるスケーラブルな長距離量子ネットワークが、現在の技術的能力の範囲内にあることを示している。
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