論文の概要: Parallelization of frequency domain quantum gates: manipulation and distribution of frequency-entangled photon pairs generated by a 21 GHz silicon micro-resonator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.03457v1
• Date: Fri, 5 May 2023 12:00:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-08 14:10:23.128473
• Title: Parallelization of frequency domain quantum gates: manipulation and distribution of frequency-entangled photon pairs generated by a 21 GHz silicon micro-resonator
• Title（参考訳）: 周波数領域量子ゲートの並列化:21ghzシリコンマイクロ共振器による周波数絡み光子対の操作と分布
• Authors: Antoine Henry, Dario Fioretto, Lorenzo M. Procopio, St\'ephane Monfray, Fr\'ed\'eric Boeuf, Laurent Vivien, Eric Cassan, Carlos Ramos, Kamel Bencheikh, Isabelle Zaquine, Nadia Belabas
• Abstract要約: 集積リング共振器は、自発4波混合により周波数に絡み合った状態を生成するために用いられる。 我々は0.05mm2以下のフットプリントを持つシリコンリング共振器を開発し、21GHzで70以上の周波数チャネルを分離した。 周波数領域で完全に接続された5ユーザ量子ネットワークを初めて実演する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Harnessing the frequency dimension in integrated photonics offers key advantages in terms of scalability, noise resilience, parallelization and compatibility with telecom multiplexing techniques. Integrated ring resonators have been used to generate frequency-entangled states through spontaneous four-wave-mixing. However, state-of-the-art integrated resonators are limited by trade-offs in size, number of frequency modes and spectral separation. We have developed silicon ring resonators with a foot-print below 0.05 mm2 providing more than 70 frequency channels separated by 21 GHz. We exploit the narrow frequency separation to parallelize and independently control 34 single qubit-gates with off-the-shelf electro-optic devices. This allows to fully characterize 17 frequency-bin maximally-entangled qubit pairs by performing quantum state tomography. We demonstrate for the first time a fully connected 5-user quantum network in the frequency domain. These results are a step towards a new generation of quantum circuits implemented with scalable silicon photonics technology, for applications in quantum computing and secure communications.
• Abstract（参考訳）: 集積フォトニクスにおける周波数次元の調和は、スケーラビリティ、ノイズレジリエンス、並列化、テレコム多重化技術との互換性において重要な利点をもたらす。 集積リング共振器は、自発4波混合により周波数絡み状態を生成するために用いられる。 しかし、最先端の統合共振器は、大きさのトレードオフ、周波数モードの数、スペクトル分離によって制限される。 我々は0.05mm2以下のフットプリントを持つシリコンリング共振器を開発し、21GHzで70以上の周波数チャネルを分離した。 我々は狭い周波数分離を利用して34個の単一量子ゲートをオフザシェル電気光学デバイスで独立に制御する。 これにより、量子状態トモグラフィーによって17個の周波数ビンの最大絡み合った量子ビット対を完全に特徴づけることができる。 周波数領域で完全に接続された5ユーザ量子ネットワークを初めて実演する。 これらの結果は、スケーラブルなシリコンフォトニクス技術で実装された新しい世代の量子回路へのステップであり、量子コンピューティングとセキュアな通信への応用である。

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