論文の概要: All optical quantum information processing via a single-step Rydberg blockade gate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.06998v2
• Date: Wed, 16 Nov 2022 08:00:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-18 07:29:38.199482
• Title: All optical quantum information processing via a single-step Rydberg blockade gate
• Title（参考訳）: シングルステップのRydbergブロックゲートによる全光学量子情報処理
• Authors: Mohammadsadegh Khazali
• Abstract要約: 量子インターネットの実現における重要な要素の1つは、決定論的二光子ゲートである。 本稿では、制御光子とターゲット光子の両方を原子アンサンブル内に格納することにより、高忠実度なCZ$フォトニックゲートを実現する方法について議論する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: One of the critical elements in the realization of the quantum internet are deterministic two-photon gates. This $CZ$ photonic gate also completes a set of universal gates for all-optical quantum information processing. This article discusses an approach to realize high fidelity $CZ$ photonic gate by storing both control and target photons within an atomic ensemble using non-Rydberg electromagnetically induced transparency (EIT) followed by a fast, single-step Rydberg excitation with global lasers. The proposed scheme operates by relative intensity modulation of two lasers used in Rydberg excitation. Circumventing the conventional $\pi$-gap-$\pi$ schemes, the proposed operation features continuous laser protection of the Rydberg atoms from the environment noise. The complete spatial overlap of stored photons inside the blockade radius optimizes the optical depth and simplifies the experiment. The coherent operation here is performed in the region that was dissipative in the previous Rydberg EIT schemes. Encountering the main imperfection sources, i.e. the spontaneous emission of the Rydberg and intermediate levels, population rotation errors, Doppler broadening of the transition lines, storage/retrieval efficiency, and atomic thermal motion induced decoherence, this article concludes that with realistic experimental parameters 99.7\% fidelity is achievable.
• Abstract（参考訳）: 量子インターネットの実現における重要な要素の1つは決定論的2光子ゲートである。 この$CZ$フォトニックゲートは、全光学量子情報処理のためのユニバーサルゲートのセットも完成する。 本稿では、非リドバーグ電磁誘導透過(eit)を用いた原子アンサンブルに制御光子とターゲット光子の両方を格納し、グローバルレーザーを用いた高速単段リドバーグ励起を行い、cz$フォトニックゲートを実現する手法について述べる。 提案方式は、ライドバーグ励起に用いられる2つのレーザーの相対強度変調によって動作する。 従来の$\pi$-gap-$\pi$スキームを回避して、提案手法では環境ノイズからライドバーグ原子を連続的にレーザーで保護する。 閉塞半径内の貯蔵光子の完全な空間的重なりは、光学的深さを最適化し、実験を単純化する。 ここでのコヒーレント操作は、以前のRydberg EITスキームで散逸した領域で行われる。 主な不完全性源,すなわちRydbergの自然放出と中間レベル,集団回転誤差,遷移線のドップラー拡大,保存・検索効率,原子熱運動誘起デコヒーレンスを考慮し,現実的な実験パラメータ 99.7 % の忠実性は達成可能であると結論づける。

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