論文の概要: Fast storage of photons in cavity-assisted quantum memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.17394v3
• Date: Mon, 21 Oct 2024 20:59:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-23 14:24:53.847748
• Title: Fast storage of photons in cavity-assisted quantum memories
• Title（参考訳）: 空洞支援量子メモリにおける光子の高速貯蔵
• Authors: Johann S. Kollath-Bönig, Luca Dellantonio, Luigi Giannelli, Tom Schmit, Giovanna Morigi, Anders S. Sørensen,
• Abstract要約: 理想的な量子メモリは、任意の光パルスを単位効率で保存することができる。 これは、パルスがメモリの帯域幅よりも長い時間を持つ断熱的な状態で動作する必要がある。 我々は、パルスの持続時間に関係なく、記憶・検索プロセスの効率を最適化するための効果的な戦略を同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Ideal photonic quantum memories can store arbitrary pulses of light with unit efficiency. This requires operating in the adiabatic regime, where pulses have a duration much longer than the bandwidth of the memory. In the non-adiabatic regime of short pulses, memories are therefore imperfect, and information is always lost. We theoretically investigate the bandwidth limitations for setups based on individual atoms, or ensembles thereof, confined inside optical cavities. We identify an effective strategy for optimizing the efficiencies of the storage and retrieval process regardless of the duration of the pulses. Our protocol is derived almost completely analytically and attains efficiencies better than or comparable to those obtained by numerical optimization. Furthermore, our results provide an improved understanding of the performance of quantum memories in several regimes. When considering pulses defined on an infinite time interval, the shapes can be divided into two categories, depending on their asymptotic behaviours. If the intensity of the pulse increases with time slower than or as an exponential function, then the storage efficiency is only limited by the pulse width. For pulses defined on a finite interval, on the other hand, the efficiency is determined by the shape at the beginning of the storage or, correspondingly, at the end of the retrieval process.
• Abstract（参考訳）: 理想的なフォトニック量子メモリは、任意のパルスの光を単位効率で保存することができる。 これは、パルスがメモリの帯域幅よりも長い時間を持つ断熱的な状態で動作する必要がある。 短パルスの非断熱的な状態においては、記憶は不完全であり、情報は常に失われる。 光キャビティ内に閉じ込められた個々の原子、またはそのアンサンブルに基づくセットアップの帯域幅制限について理論的に検討する。 我々は、パルスの持続時間に関係なく、記憶・検索プロセスの効率を最適化するための効果的な戦略を同定する。 このプロトコルは, ほぼ完全に解析的に導出され, 数値最適化により得られた手法に匹敵する効率が得られる。 さらに,本研究の結果は,いくつかのレシエーションにおける量子メモリの性能に関する理解を深めるものである。 無限の時間間隔で定義されるパルスを考えると、それらの形は漸近的な振る舞いによって2つのカテゴリに分けられる。 パルスの強度が指数関数よりも遅い時間で増加する場合、記憶効率はパルス幅によって制限される。 一方、有限間隔で定義されたパルスに対して、効率は記憶の開始時の形状、または検索プロセスの終了時の形状によって決定される。

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