論文の概要: Passive and Deterministic Controlled-phase Gate for Single-photon Wavepackets Based on Time-reversal Symmetric Photon Transport
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.10719v4
- Date: Thu, 4 Apr 2024 04:01:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-05 11:20:41.971449
- Title: Passive and Deterministic Controlled-phase Gate for Single-photon Wavepackets Based on Time-reversal Symmetric Photon Transport
- Title（参考訳）: 時間反転対称光子輸送に基づく単一光子波束のパッシブおよび決定論的制御相ゲート
- Authors: Zhaohua Tian, Xue-Wen Chen,
- Abstract要約: 提案されたゲートは、時間反転対称光子輸送の概念に根ざしている。
非線形媒体を用いたフォトニック位相ゲートに固有のウェーブパレット歪みの長年の問題を回避することができる。
ゲートの忠実度はノードの99%を超え、単一光子と2光子の両方で4つの空洞しか持たない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6813925418351434
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We report the construction of a passive, deterministic and near-unity-fidelity controlled-$\pi$-phase gate for single-photon wavepackets with a node comprising a two-level emitter and a small number of cavities. The proposed gate is rooted in the concept of time-reversal symmetric photon transport, which makes the entire photon transport process into a perfect absorption and re-emission process. Consequently, it can circumvent the longstanding issue of wavepacket distortion inherent in photonic phase gates employing nonlinear media. Moreover, such time-reversal symmetric transport ensures the nonlinear $\pi$ phase shift by a single two-level emitter for the two-photon case. We develop analytical solutions to reveal the temporal dynamics of the nonlinear photon transport and to optimize the gate structure. Notably, the gate fidelity can exceed 99\% for a node with only four cavities for both single-photon and two-photon operations. Moreover, the proposed gate architecture is compatible with the platforms of integrated photonics.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,2レベルエミッタと少数のキャビティからなるノードを持つ単一光子ウェーブパケットに対して,受動的,決定論的,ほぼ均一性制御された$$\pi$相ゲートの構築について報告する。
提案されたゲートは、光子輸送過程全体を完全な吸収・再放出プロセスにする時間反転対称光子輸送の概念に根ざしている。
これにより、非線形媒体を用いたフォトニック位相ゲートに固有のウェーブパレット歪みの長年の問題を回避することができる。
さらに、このような時間反転対称輸送により、2光子の場合の1つの2レベルエミッタによる非線形$\pi$位相シフトが保証される。
我々は非線形光子輸送の時間的ダイナミクスを明らかにするための解析解を開発し、ゲート構造を最適化する。
特に、ゲート忠実度は、単一光子と2光子の両方で4つのキャビティしか持たないノードに対して99\%を超える。
さらに、ゲートアーキテクチャは、統合フォトニクスのプラットフォームと互換性がある。
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