論文の概要: Multiplexed Processing of Quantum Information Across an Ultra-wide Optical Bandwidth

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.17819v3
• Date: Sat, 30 Dec 2023 19:23:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-03 01:09:30.770022
• Title: Multiplexed Processing of Quantum Information Across an Ultra-wide Optical Bandwidth
• Title（参考訳）: 超広帯域における量子情報の多重処理
• Authors: Alon Eldan, Ofek Gilon, Asher Lagemi, Elai Fishman Furman, Avi Pe'er
• Abstract要約: パラメトリックホモダイン検出を用いて, 多重周波数チャネル上で並列に量子情報を処理し, 全チャネルを同時に計測する方法を示す。 CV-QKDプロトコルを実証・実証実験で実演し、23の非相関スペクトルチャネル上でQKDを正常に実行した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Protocols of quantum information processing are the foundation of quantum technology, allowing to share secrets at a distance for secure communication (quantum key distribution), to teleport quantum states, and to implement quantum computation. While various protocols have already been realized, and even commercialized, the throughput and processing speed of standard protocols is generally low, limited by the narrow electronic bandwidth of the measurement apparatus in the MHz-to-GHz range, which is orders-of-magnitude lower than the optical bandwidth of available quantum optical sources (10-100 THz). We present a general concept and methods to process quantum information in parallel over multiplexed frequency channels using parametric homodyne detection for measurement of all the channels simultaneously, thereby harnessing the optical bandwidth for quantum information in an efficient manner. We exemplify the concept through two basic protocols: Multiplexed Continuous-Variable Quantum Key Distribution (CV-QKD) and multiplexed continuous-variable quantum teleportation. We demonstrate the multiplexed CV-QKD protocol in a proof-of-principle experiment, where we successfully carry out QKD over 23 uncorrelated spectral channels, with capability to detect eavesdropping in any channel. These multiplexed methods (and similar) will enable to carry out quantum processing in parallel over hundreds of channels, potentially increasing the throughput of quantum protocols by orders of magnitude.
• Abstract（参考訳）: 量子情報処理のプロトコルは量子技術の基盤であり、セキュアな通信(量子鍵分布)、量子状態のテレポート、量子計算の実装のための秘密の共有を可能にする。 様々なプロトコルがすでに実現され、商用化されているが、標準プロトコルのスループットと処理速度は一般的に低く、利用可能な量子光学光源(10-100 THz)の光帯域よりも低いMHzからGHzの範囲における測定装置の狭い電子帯域幅によって制限されている。 本稿では,全チャネルを同時に計測するためのパラメトリックホモダイン検出を用いて,多重周波数チャネル上で並列に量子情報を処理するための一般的な概念と方法を提案する。 本稿では, 多重連続可変量子鍵分布(CV-QKD)と多重連続可変量子テレポーテーションという2つの基本プロトコルを用いて概念を実証する。 CV-QKDプロトコルを実証・実証実験で実演し、23の非相関スペクトルチャネル上でQKDを正常に実行し、任意のチャネルにおける盗聴を検出する。 これらの多重化手法(および類似)は、数百のチャネル上で並列に量子処理を実行し、量子プロトコルのスループットを桁違いに増加させる可能性がある。

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