論文の概要: Photonic quantum interference in the presence of coherence with vacuum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.01187v1
- Date: Tue, 2 Jan 2024 12:29:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-03 14:01:22.928198
- Title: Photonic quantum interference in the presence of coherence with vacuum
- Title（参考訳）: 真空とのコヒーレンス存在下でのフォトニック量子干渉
- Authors: I. Maillette de Buy Wenniger, S. C. Wein, D. Fioretto, S. E. Thomas,
C. Ant\'on-Solanas, A. Lema\^itre, I. Sagnes, A. Harouri, N. Belabas, N.
Somaschi, P. Hilaire, J. Senellart, P. Senellart
- Abstract要約: 真空とのコヒーレンスは量子情報処理に影響を及ぼす。
真空とのコヒーレンスは、光子に基づく量子情報処理における誤り過程を説明するために考慮する必要がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum emitters such as atoms or quantum dots are excellent sources of
indistinguishable single photons for quantum technologies. However, upon
coherent excitation, the emitted photonic state can include a vacuum component
in a superposition with the one-photon component. Here, we study how the
presence of such coherence with vacuum impacts photonic quantum information
processing, starting with Hong-Ou-Mandel (HOM) interference that is central to
quantum photonic technology. We first demonstrate that when coherence with
vacuum is present, it causes a systematic error in the measurement of photon
indistinguishability, an effect that has previously been overlooked and impacts
some results in the literature. Using a proper normalisation method we show how
this can be corrected. Our complete analysis of HOM interference also reveals a
coherent phenomenon that results in path entanglement between photons in
presence of coherence with vacuum. This type of phenomenon appears when
multiple interfering wavepackets are only partially measured, a scenario that
is key for heralded quantum gates implementation. To illustrate its impact on
information processing, we simulate a heralded controlled-NOT gate and show
that the presence of coherence with vacuum can actually improve the fidelity
compared to incoherent photon losses. Our work reveals that the lack of a
photon cannot always be accounted for by a simple loss mechanism, and that
coherence with vacuum must be considered to properly explain error processes in
photon-based quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 原子や量子ドットのような量子エミッターは、量子技術にとって区別がつかない単一光子の優れた源である。
しかし、コヒーレント励起を行うと、放出されたフォトニック状態は1光子成分と重ね合わせで真空成分を含むことができる。
本稿では, 真空を伴うコヒーレンスの存在が, 量子フォトニック技術の中心となるHong-Ou-Mandel(HOM)干渉から始まる光量子情報処理にどのように影響するかを検討する。
まず, 真空とのコヒーレンスが存在する場合, 従来見過ごされ, いくつかの結果に影響を及ぼす光子不明瞭性の測定において, 系統的な誤差が生じることを示した。
適切な正規化法を用いて、どのように修正できるかを示す。
HOM干渉の完全な解析は、真空とのコヒーレンスの存在下で光子間の経路絡み合いをもたらすコヒーレント現象も明らかにする。
この種の現象は、複数の干渉波束が部分的にしか測定されないときに現れ、これは量子ゲートの実装の鍵となるシナリオである。
情報処理への影響をシミュレートするため, 密閉型制御NOTゲートを模擬し, 真空とのコヒーレンスの存在が光子損失よりも忠実性を向上させることを示す。
我々の研究は、光子の欠如は単純な損失機構では説明できないことを示し、真空とのコヒーレンスを光子に基づく量子情報処理における誤差過程を適切に説明するために考慮する必要がある。
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