論文の概要: Controlling Frequency-Domain Hong-Ou-Mandel Interference via Electromagnetically Induced Transparency

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.06888v2
• Date: Thu, 1 Jun 2023 09:38:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-03 00:25:18.795005
• Title: Controlling Frequency-Domain Hong-Ou-Mandel Interference via Electromagnetically Induced Transparency
• Title（参考訳）: 電磁誘導透過による周波数領域Hong-Ou-Mandel干渉の制御
• Authors: Zi-Yu Liu, Jiun-Shiuan Shiu, Chin-Yao Cheng, Yong-Fan Chen
• Abstract要約: ホン・ウー・マンデル干渉(HOM)は、単一光子の非古典的な性質を示す魅力的な量子現象である。 本研究では,電磁誘導型透過型ダブルロンバダ$4波混合システムについて検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.467400475482669
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Hong-Ou-Mandel (HOM) interference is a compelling quantum phenomenon that demonstrates the nonclassical nature of single photons. In this study, we investigate an electromagnetically induced transparency-based double-$\Lambda$ four-wave mixing system from the perspective of quantized light fields. The system can be used to realize efficient HOM interference in the frequency domain. By using the reduced density operator theory, we demonstrate that, although the double-$\Lambda$ medium does not exhibit phase-dependent properties for the closed-loop case of two incident single photons, frequency-domain HOM two-photon interference occurs. For experimentally achievable optical depth conditions, our theory indicates that this double-$\Lambda$ scheme can perform high-fidelity Hadamard gate operations on frequency-encoded single-photon qubits, and thereby generate HOM two-photon NOON states with a fidelity greater than 0.99. Furthermore, we demonstrate that this scheme can be used to realize arbitrary single-qubit gates and two-qubit SWAP gates by simply controlling the laser detuning and phase, exhibiting its multifunctional properties and providing a new route to scalable optical quantum computing.
• Abstract（参考訳）: ホン・ウー・マンデル(hom)干渉は、単一光子の非古典的性質を示す説得力のある量子現象である。 本研究では、量子化光場の観点から、電磁誘導透過型ダブルロンバダ$4波混合系について検討する。 このシステムは周波数領域における効率的なHOM干渉を実現するために使用できる。 還元密度演算子理論を用いることで, 2つの入射単光子の閉ループの場合において, ダブルロンビダ$媒体は位相依存性を示さないが, 周波数領域HOM二光子干渉が発生することを示した。 実験的に達成可能な光深度条件では、この倍の$\Lambda$スキームは、周波数符号化された単一光子量子ビット上で高忠実なアダマールゲート演算を行い、0.99以上の光度を持つHOM二光子NOON状態を生成することができる。 さらに,レーザーデチューニングと位相制御を単純に行い,多機能性を示し,スケーラブルな光学量子コンピューティングへの新たな経路を提供することにより,任意の単一量子ゲートと2量子スワップゲートを実現することができることを示す。

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