論文の概要: Quantum interface for telecom frequency conversion based on diamond-type atomic ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.09768v1
• Date: Thu, 18 Jan 2024 07:36:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-19 17:31:29.061175
• Title: Quantum interface for telecom frequency conversion based on diamond-type atomic ensembles
• Title（参考訳）: ダイヤモンド型原子アンサンブルに基づく通信周波数変換のための量子インタフェース
• Authors: Po-Han Tseng, Ling-Chun Chen, Jiun-Shiuan Shiu, Yong-Fan Chen
• Abstract要約: ダイヤモンド型4波混合(FWM)とルビジウムエネルギー準位を用いた量子周波数変換(QFC)機構について検討した。 還元密度演算理論を用いることで、このダイヤモンド型FWMスキームは高忠実度で量子特性を維持できることを示した。 この研究は、分散量子コンピューティングと長距離量子通信において、このスキームを前進させるための重要な基礎となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In a fiber-based quantum network, utilizing the telecom band is crucial for long-distance quantum information (QI) transmission between quantum nodes. However, the near-infrared wavelength is identified as optimal for processing and storing QI through alkaline atoms. Efficiently bridging the frequency gap between atomic quantum devices and telecom fibers while maintaining QI carried by photons is a challenge addressed by quantum frequency conversion (QFC) as a pivotal quantum interface. This study explores a telecom-band QFC mechanism using diamond-type four-wave mixing (FWM) with rubidium energy levels. The mechanism converts photons between the near-infrared wavelength of 795 nm and the telecom band of 1367 or 1529 nm. Applying the Heisenberg-Langevin approach, we optimize conversion efficiency (CE) across varying optical depths while considering quantum noises and present corresponding experimental parameters. Unlike previous works neglecting the applied field absorption loss, our results are more relevant to practical scenarios. Moreover, by employing the reduced-density-operator theory, we demonstrate that this diamond-type FWM scheme maintains quantum characteristics with high fidelity, unaffected by vacuum field noise, enabling high-purity QFC. Another significant contribution lies in examining how this scheme impacts QI encoded in photon-number, path, and polarization degrees of freedom. These encoded qubits exhibit remarkable entanglement retention under sufficiently high CE. In the case of perfect CE, the scheme can achieve unity fidelity. This comprehensive exploration provides theoretical support for the application of the diamond-type QFC scheme based on atomic ensembles in quantum networks, laying the essential groundwork for advancing the scheme in distributed quantum computing and long-distance quantum communication.
• Abstract（参考訳）: ファイバベースの量子ネットワークでは、通信帯域を活用することが、量子ノード間の長距離量子情報(QI)伝送に不可欠である。 しかし、近赤外波長はアルカリ原子によるQIの処理と保存に最適である。 原子量子デバイスと通信ファイバ間の周波数ギャップを効率よく埋めつつ、光子によって運ばれるQIを維持することは、量子周波数変換(QFC)が中心的な量子インターフェースとして扱う課題である。 本研究では,ダイヤモンド型4波混合(FWM)とルビジウムエネルギーレベルを用いた通信バンドQFC機構について検討した。 この機構は、光子を795nmの近赤外波長と1367nmまたは1529nmの通信帯域に変換する。 Heisenberg-Langevin 法を応用し、量子ノイズを考慮した変換効率(CE)を最適化し、対応する実験パラメータを提示する。 適用された吸収損失を無視する先行研究とは異なり,本研究は実用シナリオとより関連がある。 さらに, 減密度演算理論を用いることで, 高純度QFCを実現するために, 真空場雑音の影響を受けずに高忠実度で量子特性を維持できることを示す。 もう一つの重要な貢献は、このスキームが光子数、経路、偏光度で符号化されたQIにどのように影響するかを調べることである。 これらの符号化量子ビットは、十分に高CE下での顕著な絡み合い保持を示す。 完全CEの場合、このスキームは統一忠実性を達成することができる。 この包括的探究は、量子ネットワークにおける原子アンサンブルに基づくダイヤモンド型qfcスキームの応用を理論的に支援し、分散量子コンピューティングと長距離量子通信におけるスキームの進歩に不可欠な基礎を築いた。

関連論文リスト

• Robust excitation of C-band quantum dots for quantum communication [0.0]
  実験により、ポンプエネルギーとスペクトルデチューニングの変動が、量子セキュリティ通信速度をいかに改善するかを実証した。 これらの知見は、実用的な量子通信ネットワークにおけるQD単一光子源の一般的な実装に重要な意味を持つ。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-22T17:35:18Z)
• Hyper-entanglement between pulse modes and frequency bins [101.18253437732933]
  2つ以上のフォトニック自由度(DOF)の間の超絡み合いは、新しい量子プロトコルを強化し有効にすることができる。 パルスモードと周波数ビンとの間に超絡み合った光子対の生成を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-04-24T15:43:08Z)
• High-rate sub-GHz linewidth bichromatic entanglement source for quantum networking [59.191830955730346]
  本研究では,ダイヤモンド中の4波長混合に基づく熱的ルビジウム蒸気中の絡み合い源について検討した。 我々は、以前報告された原子源よりも桁違いに高い107, /s$以上の繊維内絡み合ったペア生成率を達成することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-04-11T21:19:30Z)
• Characterization of Quantum Frequency Processors [0.0]
  周波数ビン量子ビットは波長多重光波通信とユニークなシナジーを持つ。 量子周波数プロセッサ(QFP)は、標準の通信部品を利用するゲート合成のためのスケーラブルなパスを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-03T02:08:07Z)
• Simulation of Entanglement Generation between Absorptive Quantum Memories [56.24769206561207]
  我々は、QUantum Network Communication (SeQUeNCe) のオープンソースシミュレータを用いて、2つの原子周波数コム(AFC)吸収量子メモリ間の絡み合いの発生をシミュレートする。 本研究は,SeQUeNCe における truncated Fock 空間内の光量子状態の表現を実現する。 本研究では,SPDC音源の平均光子数と,平均光子数とメモリモード数の両方で異なる絡み合い発生率を観測する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-17T05:51:17Z)
• Steering of Quantum Walks through Coherent Control of High-dimensional Bi-photon Quantum Frequency Combs with Tunable State Entropies [0.0]
  我々は、周期的に偏極したニオブ酸リチウム導波路から可変エントロピーを持つ高次元量子フォトニック状態を生成する。 これらの状態は、非理想的なシナリオにおけるいくつかの量子計算および通信プロトコルのための優れたテストベッドとなり得る。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-12T15:14:19Z)
• Quantum-limited millimeter wave to optical transduction [50.663540427505616]
  量子情報の長距離伝送は、分散量子情報プロセッサの中心的な要素である。 トランスダクションへの現在のアプローチでは、電気ドメインと光ドメインの固体リンクが採用されている。 我々は、850ドルRbの低温原子をトランスデューサとして用いたミリ波光子の光子への量子制限変換を実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-20T18:04:26Z)
• Tailoring the Emission Wavelength of Color Centers in Hexagonal Boron Nitride for Quantum Applications [0.0]
  六方晶窒化ホウ素の蛍光欠陥の遷移エネルギーを計算・操作した。 ひずみチューニングを用いることで、適切な量子エミッタの光遷移エネルギーを調整し、量子技術応用と正確に一致するようにすることができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-18T10:55:24Z)
• Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
  我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。 本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z)
• Atomically-thin Single-photon Sources for Quantum Communication [0.28348950186890465]
  遷移金属ジアルコゲナイド (TMDCs) の単分子膜に閉じ込められた励起子は、量子光発生のための新しいタイプのエミッタである。 我々は、量子通信におけるTMDC装置の実用的適合性を開拓した。 我々の研究は、TMDC単一光子源を用いた量子情報技術の幅広い応用に向けての道を開く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-13T14:40:43Z)
• Hybrid quantum photonics based on artificial atoms placed inside one hole of a photonic crystal cavity [47.187609203210705]
  一次元で自由なSi$_3$N$_4$ベースのフォトニック結晶キャビティ内にSiV$-$含ナノダイアモンドを含むハイブリッド量子フォトニクスを示す。 結果として生じる光子フラックスは、自由空間に比べて14倍以上増加する。 結果は、ナノダイアモンドのSiV$-$-中心を持つハイブリッド量子フォトニクスに基づいて量子ネットワークノードを実現するための重要なステップである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-21T17:22:25Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。