論文の概要: Multiplexed Processing of Quantum Information Across an Ultra-wide Optical Bandwidth
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.17819v4
- Date: Wed, 20 Nov 2024 07:12:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-21 16:09:50.169905
- 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: 現在の量子プロトコルは、標準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、周波数多重化量子チャネルの概念と、利用可能な光帯域にわたって量子情報を効率的に処理するための一連の方法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Protocols for processing of quantum information are the foundation of quantum technology, enabling to share secrets at a distance, teleport quantum states, and to implement quantum computation. While many protocols were realized, and even commercialized, the throughput and processing speed of current protocols is limited by the narrow electronic bandwidth of standard measurement devices (typically in the MHz-to-GHz range), which is orders-of-magnitude lower than the optical bandwidth of available quantum optical sources (10-100 THz), indicating that the bandwidth resource is dramatically underutilized in current quantum optical technology. We present a general concept of frequency multiplexed quantum channels and a set of methods to process quantum information efficiently across the available optical bandwidth. Using a broadband source of squeezed light, spectral manipulation methods and parametric homodyne detection, we are able to generate, process and measure all the channels in parallel, 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. The multiplexed QKD protocol is demonstrated 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）: 量子情報の処理プロトコルは量子技術の基盤であり、遠隔で秘密を共有し、量子状態をテレポートし、量子計算を実装することができる。
多くのプロトコルが実現され、商用化されているが、現在のプロトコルのスループットと処理速度は、標準計測装置(一般的にはMHzからGHzの範囲)の狭い電子帯域幅によって制限されている。
本稿では、周波数多重化量子チャネルの一般的な概念と、利用可能な光帯域にわたって量子情報を効率的に処理するための一連の方法を提案する。
圧縮光のブロードバンド源,スペクトル操作法,パラメトリックホモダイン検出を用いて,全チャネルを並列に生成,処理,測定し,量子情報の光帯域幅を効率的に利用することができる。
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。
多重化QKDプロトコルはプルーフ・オブ・プリンシプル実験で実証され、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とができる。
これらの多重化手法(および同様の)は、数百のチャネルで並列に量子処理を実行でき、量子プロトコルのスループットを桁違いに増大させる可能性がある。
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