論文の概要: Realization of a programmable multi-purpose photonic quantum memory with over-thousand qubit manipulations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10292v3
- Date: Tue, 30 Apr 2024 02:54:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-01 19:37:57.193512
- Title: Realization of a programmable multi-purpose photonic quantum memory with over-thousand qubit manipulations
- Title（参考訳）: オーバーソーシングおよびキュービット操作によるプログラム可能な多目的フォトニック量子メモリの実現
- Authors: Sheng Zhang, Jixuan Shi, Zhaibin Cui, Ye Wang, Yukai Wu, Luming Duan, Yunfei Pu,
- Abstract要約: 量子ネットワークは、分散量子コンピューティング、長距離量子通信、前例のない性能を持つネットワークベースの量子センシングなどの様々なアプリケーションを可能にする。
量子ネットワークにおいて最も重要なビルディングブロックの1つは、通信チャネルと局所関数ユニットの間のインターフェースとして機能するフォトニック量子メモリである。
本稿では,72個の光量子ビットを144個の空間的に分離した原子アンサンブルで同時に格納できる高性能量子メモリについて報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.933311664140376
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum networks can enable various applications such as distributed quantum computing, long-distance quantum communication, and network-based quantum sensing with unprecedented performances. One of the most important building blocks for a quantum network is a photonic quantum memory which serves as the interface between the communication channel and the local functional unit. A programmable quantum memory which can process a large stream of flying qubits and fulfill the requirements of multiple core functions in a quantum network is still to-be-realized. Here we report a high-performance quantum memory which can simultaneously store 72 optical qubits carried by 144 spatially separated atomic ensembles and support up to a thousand consecutive write or read operations in a random access way, two orders of magnitude larger than the previous record. Due to the built-in programmability, this quantum memory can be adapted on-demand for several functions. As example applications, we realize quantum queue, stack, and buffer which closely resemble the counterpart devices for classical information processing. We further demonstrate the synchronization and reshuffle of 4 entangled pairs of photonic pulses with probabilistic arrival time and arbitrary release order via the memory, which is an essential requirement for the realization of quantum repeaters and efficient routing in quantum networks. Realization of this multi-purpose programmable quantum memory thus constitutes a key enabling building block for future large-scale fully-functional quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークは、分散量子コンピューティング、長距離量子通信、前例のない性能を持つネットワークベースの量子センシングなどの様々なアプリケーションを可能にする。
量子ネットワークにおいて最も重要なビルディングブロックの1つは、通信チャネルと局所関数ユニットの間のインターフェースとして機能するフォトニック量子メモリである。
空飛ぶ量子ビットの大規模なストリームを処理し、量子ネットワークにおける複数のコア関数の要求を満たすプログラム可能な量子メモリは、まだ実現されていない。
ここでは、空間的に分離された原子アンサンブル144個の光量子ビットを同時に72個の光量子ビットを格納し、ランダムアクセス方式で最大1000個の書き込みまたは読み取り操作をサポートする高性能量子メモリについて述べる。
プログラマビリティが組み込まれているため、この量子メモリはいくつかの機能にオンデマンドで適応することができる。
例えば、量子キュー、スタック、バッファは古典的な情報処理のデバイスとよく似ている。
さらに、量子リピータの実現と量子ネットワークの効率的なルーティングに欠かせない、確率的到着時間とメモリ経由の任意の解放順序を持つ4対のフォトニックパルスの同期と再シャッフルを実証する。
この多目的プログラマブル量子メモリの実現は、将来の大規模フルファンクショナル量子ネットワークのための鍵となるビルディングブロックを構成する。
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