論文の概要: Fiber Loop Quantum Buffer for Photonic Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.07987v1
- Date: Thu, 14 Sep 2023 18:56:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-18 16:53:49.073609
- Title: Fiber Loop Quantum Buffer for Photonic Qubits
- Title（参考訳）: フォトニック量子ビット用ファイバーループ量子バッファ
- Authors: Kim Fook Lee, Gamze Gul, Zhao Jim, and Prem Kumar
- Abstract要約: 本稿では,低損失な2$times$2スイッチと,ファイバ遅延線を用いたユニット遅延に基づく量子バッファについて報告する。
本装置は、光子対の1つの光子を78$,rmkHz$まで繰り返し保存して回収する2光子偏光絡み状態を用いて特徴付ける。
単位遅延の整数倍数を可能にするこの装置は、クォービット状態をファイバ遅延ラインの単位で最大5.4$,rmkm$、ループラウンドトリップ数最大3に格納することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.874893537471256
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We report a fiber loop quantum buffer based on a low-loss 2$\times$2 switch
and a unit delay made of a fiber delay line. We characterize the device by
using a two-photon polarization entangled state in which one photon of the
entangled photon pair is stored and retrieved at a repetition rate up to
78$\,\rm{kHz}$. The device, which enables integer multiples of a unit delay,
can store the qubit state in a unit of fiber delay line up to 5.4$\,\rm{km}$
and the number of loop round-trips up to 3. Furthermore, we configure the
device with other active elements to realize integer multiplies and divider of
a unit delay of a qubit. The quantum state tomography is performed on the
retrieved photon and its entangled photon. We obtain a state fidelity $>94\%$
with a maximum storage time of 52$\,\mu\rm{sec}$. To further characterize the
storing and retrieving processes of the device, we perform
entanglement-assisted quantum process tomography on the buffered qubit state.
The process fidelity of the device is $>$ 0.98. Our result implies that the
device preserves the superposition and entanglement of a qubit state from a
two-photon polarization-entangled state. This is a significant step towards
facilitating applications in optical asynchronous transfer mode (ATM) based
quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 我々は、低損失の2$\times$2スイッチとファイバ遅延線からなる単位遅延に基づくファイバループ量子バッファについて報告する。
エンタングル光子対の1つの光子が記憶され、78$,\rm{khz}$の繰り返しレートで検索される2光子偏光子絡み状態を用いてデバイスの特徴付けを行う。
単位遅延の整数倍数を可能にするこの装置は、クォービット状態をファイバ遅延ラインの単位5.4$\,\rm{km}$に格納し、ループのラウンドトリップの回数を最大3.3倍にすることができる。
さらに,量子ビットの単位遅延の整数乗算と除算を実現するために,他のアクティブ要素と装置を設定する。
取得した光子とその絡み合った光子に対して量子状態トモグラフィを行う。
最大保存時間は52$\,\mu\rm{sec}$である。
さらに、装置の保存・検索過程を特徴付けるため、バッファリング量子ビット状態上でエンタングルメント支援量子プロセストモグラフィーを行う。
装置のプロセス忠実度は0.98ドルである。
その結果、デバイスは2光子偏光エンタングル状態から量子ビット状態の重ね合わせと絡み合いを保存できることがわかった。
これは、光非同期転送モード(ATM)ベースの量子ネットワークにおける応用を促進するための重要なステップである。
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