論文の概要: Long-lived quantum memory enabling atom-photon entanglement over 101 km telecom fiber

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.08892v1
• Date: Thu, 17 Aug 2023 10:00:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-21 17:16:28.076551
• Title: Long-lived quantum memory enabling atom-photon entanglement over 101 km telecom fiber
• Title（参考訳）: 長寿命量子メモリによる101km光ファイバーの原子-光子絡み合い
• Authors: Yiru Zhou, Pooja Malik, Florian Fertig, Matthias Bock, Tobias Bauer, Tim van Leent, Wei Zhang, Christoph Becher, Harald Weinfurter
• Abstract要約: 本報告では, 長波長光ファイバー上での1つの87ドルRb原子と1つの光子との絡み合いを拡大する開発について報告する。 このような繊維を介して長い飛行時間に高い忠実性を維持するために、長寿命のクビット符号化を適用することにより、単一原子のコヒーレンス時間を7msに延長する。 これにより、101kmの光ファイバーを70.8$pm$2.4%以上の忠実度で通過させた後に、原子量子メモリと放出光子との間の絡み合いを観測することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4298261290423233
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Long-distance entanglement distribution is the key task for quantum networks, enabling applications such as secure communication and distributed quantum computing. Here we report on novel developments extending the reach for sharing entanglement between a single $^{87}$Rb atom and a single photon over long optical fibers. To maintain a high fidelity during the long flight times through such fibers, the coherence time of the single atom is prolonged to 7 ms by applying a long-lived qubit encoding. In addition, the attenuation in the fibers is minimized by converting the photon's wavelength to the telecom S-Band via polarization-preserving quantum frequency conversion. This enables to observe entanglement between the atomic quantum memory and the emitted photon after passing 101 km of optical fiber with a fidelity better than 70.8$\pm$2.4%. The fidelity, however, is no longer reduced due to loss of coherence of the atom or photon but in the current setup rather due to detector dark counts, showing the suitability of our platform to realize city-to-city scale quantum network links.
• Abstract（参考訳）: 長距離絡み合い分布は、セキュアな通信や分散量子コンピューティングなどの応用を可能にする量子ネットワークの鍵となるタスクである。 本稿では, 1 つの ^{87}$Rb 原子と長い光ファイバー上の 1 つの光子との絡み合いを拡大する新たな展開について報告する。 このような繊維を介して長い飛行時間に高い忠実性を維持するために、長寿命のクビット符号化を適用することにより、単一原子のコヒーレンス時間を7msに延長する。 さらに、光子の波長を偏光保存量子周波数変換によって通信Sバンドに変換することにより、ファイバーの減衰を最小化する。 これにより、70.8$\pm$2.4%以上の忠実度で101kmの光ファイバを通過した後、原子量子メモリと放出光子の絡み合いを観測できる。 しかし、原子や光子のコヒーレンスが失われて忠実度が低下することはなくなったが、検出器の暗黒数よりも現在の設定では、我々のプラットフォームが都市間の量子ネットワークリンクを実現するのに適していることを示している。

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