論文の概要: Real-time observation of picosecond-timescale optical quantum
entanglement toward ultrafast quantum information processing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.07357v1
- Date: Tue, 12 Mar 2024 06:32:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-13 22:44:47.629983
- Title: Real-time observation of picosecond-timescale optical quantum
entanglement toward ultrafast quantum information processing
- Title（参考訳）: 超高速量子情報処理に向けたピコ秒スケール光量子絡み合いのリアルタイム観測
- Authors: Akito Kawasaki, Hector Brunel, Ryuhoh Ide, Takumi Suzuki, Takahiro
Kashiwazaki, Asuka Inoue, Takeshi Umeki, Taichi Yamashima, Atsushi Sakaguchi,
Kan Takase, Mamoru Endo, Warit Asavanant, and Akira Furusawa
- Abstract要約: 絡み合いは様々な光量子情報処理(QIP)アプリケーションの基本資源である。
連続波(CW)系におけるピコ秒時間スケールにおける超高速光アインシュタイン-ポドルスキー-ローゼン相関のリアルタイム観測を報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Entanglement is a fundamental resource of various optical
quantum-information-processing (QIP) applications. Towards high-speed QIP
system, entanglement should be encoded in short wavepackets. We report
real-time observation of ultrafast optical Einstein-Podolsky-Rosen (EPR)
correlation at a picosecond timescale in a continuous-wave (CW) system. Optical
phase-sensitive amplification using 6-THz-bandwidth
waveguide-optical-parametric amplifier enhances the effective efficiency of
70-GHz-bandwidth homodyne detectors, mainly used in 5th-generation
telecommunication, enabling its use in real-time quantum-state measurement.
While power measurement using frequency scanning, i.e., optical spectrum
analyzer, is not performed in real-time, our observation is demonstrated
through real-time amplitude measurement and can be directly employed in QIP
applications. Observed EPR states show quantum correlation of 4.5 dB below
shotnoise level encoded in wavepackets with 40-ps period, equivalent to 25-GHz
repetition -- ${10^3}$ times faster than previous entanglement observation in
CW system. The quantum correlation of 4.5 dB is already sufficient for several
QIP applications, and our system can be readily extended to large-scale
entanglement. Moreover, our scheme has high compatibility with optical
communication technology such as wavelength-division multiplexing, and
femtosecond-timescale observation is also feasible. Our demonstration is
paradigm shift in accelerating accessible quantum correlation, the foundational
resource of all quantum applications, from the nanosecond to picosecond
timescale, enabling ultra-fast optical QIP.
- Abstract（参考訳）: 絡み合いは様々な光量子情報処理(QIP)アプリケーションの基本資源である。
高速QIPシステムに向けて、絡み合いは短波パケットでエンコードされるべきである。
連続波(CW)系のピコ秒時間スケールにおける超高速光アインシュタイン-ポドルスキー-ローゼン相関のリアルタイム観測を報告する。
6-THz帯導波管-光パラメトリック増幅器を用いた光位相感度増幅は、主に第5世代電気通信で使用される70GHz帯ホモダインの有効効率を高める。
光スペクトル分析器(光スペクトル分析器)を用いた電力測定はリアルタイムには行われないが,実時間振幅計測により実測を行い,qipアプリケーションで直接利用することができる。
観測されたepr状態は、40-ps周期のウェーブパックで符号化されたショットネーズレベル以下の4.5dbの量子相関を示しており、これは25ghz繰り返しに相当する。
4.5dBの量子相関はすでにいくつかのQIPアプリケーションで十分であり、我々のシステムは大規模絡み合いに容易に拡張できる。
さらに,波長分割多重化などの光通信技術との互換性も高く,フェムト秒時間観測も実現可能である。
我々の実証は、ナノ秒からピコ秒までの全ての量子応用の基礎的資源であるアクセス可能な量子相関を加速し、超高速光qipを実現するためのパラダイムシフトである。
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