論文の概要: Multiplexed quantum state transfer in waveguides

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.12222v1
• Date: Mon, 18 Mar 2024 20:10:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-20 18:12:11.317877
• Title: Multiplexed quantum state transfer in waveguides
• Title（参考訳）: 導波路における多重量子状態移動
• Authors: Guillermo F. Peñas, Ricardo Puebla, Juan José García-Ripoll,
• Abstract要約: 量子ネットワークは、QEDセットアップにおける量子情報のストレージと操作の最大化を示すテストベッドとして機能する。 ウェーブパケット工学と量子状態伝達プロトコルを用いて2つの手法を解析する。 現状の実験では、フォールトトレラント量子コンピューティングの要求を満たすグローバルな忠実度を持つ多重光子を数十個採用できることを示す。
• 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 this article, we consider a realistic waveguide implementation of a quantum network that serves as a testbed to show how to maximize the storage and manipulation of quantum information in QED setups. We analyze two approaches using wavepacket engineering and quantum state transfer protocols. First, we propose and design a family of orthogonal photons in the time domain. These photons allow for a selective interaction with distinct targeted qubits. Yet, mode multiplexing employing resonant nodes is largely spoiled by cross-talk effects. This motivates the second approach, namely, frequency multiplexing. Here we explore the limits of frequency multiplexing through the waveguide, analyzing its capabilities to host and faithfully transmit photons of different frequencies within a given bandwidth. We perform detailed one- and two-photon simulations and provide theoretical bounds for the fidelity of coherent quantum state transfer protocols under realistic conditions. Our results show that state-of-the-art experiments can employ dozens of multiplexed photons with global fidelities fulfilling the requirements imposed by fault-tolerant quantum computing. This is with the caveat that the conditions for single-photon fidelity are met.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、QEDセットアップにおける量子情報の記憶と操作の最大化を示すテストベッドとして機能する量子ネットワークの現実的な導波路実装について考察する。 ウェーブパケット工学と量子状態伝達プロトコルを用いて2つの手法を解析する。 まず、時間領域における直交光子の族を提案し、設計する。 これらの光子は異なる標的量子ビットとの選択的相互作用を可能にする。 しかし、共振ノードを用いたモード多重化はクロストーク効果によって大きく損なわれている。 これは第2のアプローチ、すなわち周波数多重化を動機付けている。 ここでは、導波路を通る周波数多重化の限界について検討し、所定の帯域内で異なる周波数の光子をホストし、忠実に送信する能力を解析する。 我々は1光と2光の詳細なシミュレーションを行い、現実的な条件下でのコヒーレント量子状態伝達プロトコルの忠実性に関する理論的境界を提供する。 この結果から, 耐故障性量子コンピューティングの要求を満たすため, 数十個の多重光子を大域的忠実度で利用することが可能であることが示唆された。 これは、単一光子の忠実性の条件が満たされることに注意が必要である。

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