論文の概要: Highly efficient storage of 25-dimensional photonic qudit in a
cold-atom-based quantum memory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.00999v1
- Date: Tue, 3 Jan 2023 08:23:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-08 21:42:22.982406
- Title: Highly efficient storage of 25-dimensional photonic qudit in a
cold-atom-based quantum memory
- Title（参考訳）: 低温原子系量子メモリにおける25次元フォトニック・クエットの高効率貯蔵
- Authors: Ming-Xin Dong, Wei-Hang Zhang, Lei Zeng, Ying-Hao Ye, Da-Chuang Li,
Guang-Can Guo, Dong-Sheng Ding, and Bao-Sen Shi
- Abstract要約: 最大25次元のヒルベルト空間で動作可能な量子メモリを実験により実現し、ストレージ効率は60%近くである。
メモリは、25個の空間モードの光子に対して、均一な記憶効率と低クロストーク障害を特徴とする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.618680916966986
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Building an efficient quantum memory in high-dimensional Hilbert spaces is
one of the fundamental requirements for establishing high-dimensional quantum
repeaters, where it offers many advantages over two-dimensional quantum
systems, such as a larger information capacity and enhanced noise resilience.
To date, there have been no reports about how to achieve an efficient
high-dimensional quantum memory. Here, we experimentally realize a quantum
memory that is operational in Hilbert spaces of up to 25 dimensions with a
storage efficiency of close to 60%. The proposed approach exploits the
spatial-mode-independent interaction between atoms and photons which are
encoded in transverse size-invariant orbital angular momentum modes. In
particular, our memory features uniform storage efficiency and low cross-talk
disturbance for 25 individual spatial modes of photons, thus allowing storing
arbitrary qudit states programmed from 25 eigenstates within the
high-dimensional Hilbert spaces, and eventually contributing to the storage of
a 25-dimensional qudit state. These results would have great prospects for the
implementation of long-distance high-dimensional quantum networks and quantum
information processing.
- Abstract（参考訳）: 高次元のヒルベルト空間に効率的な量子メモリを構築することは、高次元量子リピータを確立するための基本的な要件の1つであり、情報容量の増大やノイズレジリエンスの強化のような2次元量子システムよりも多くの利点を提供する。
これまでのところ、効率的な高次元量子メモリを実現する方法に関する報告はない。
ここでは、最大25次元のヒルベルト空間において60%近いストレージ効率で動作可能な量子メモリを実験的に実現する。
提案手法は、逆サイズ不変軌道角運動量モードに符号化される原子と光子の空間モード非依存相互作用を利用する。
特に,25個の光子の空間モードに対して均一な記憶効率と低クロストーク障害を特徴とし,高次元ヒルベルト空間内の25個の固有状態からプログラムされた任意のキュート状態の保存を可能にし,最終的に25次元キュート状態の保存に寄与する。
これらの結果は、長距離高次元量子ネットワークと量子情報処理の実装に大いに期待できる。
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