論文の概要: Fast delivery of heralded atom-photon quantum correlation over 12km fiber through multiplexing enhancement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.13623v1
- Date: Wed, 20 Mar 2024 14:15:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-21 16:38:11.057216
- Title: Fast delivery of heralded atom-photon quantum correlation over 12km fiber through multiplexing enhancement
- Title（参考訳）: 多重化促進による12km繊維上の原子-光子量子相関の高速伝送
- Authors: Sheng Zhang, Jixuan Shi, Yibo Liang, Yuedong Sun, Yukai Wu, Luming Duan, Yunfei Pu,
- Abstract要約: 12km繊維上での原子-光子量子相関の多重化を実験的に実現した。
原子-光子相関の隠蔽速度は 1.95kHz に達し、量子相関生成率とメモリデコヒーレンス率との比は 0.46 に向上できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7904329327844803
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Distributing quantum entanglement between distant parties is a significant but difficult task in quantum information science, as it can enable numerous applications but suffers from exponential decay in the quantum channel. Quantum repeater is one of the most promising approaches towards this goal. In a quantum repeater protocol, it is essential that the entanglement generation speed within each elementary link is faster than the memory decoherence rate, to enable the scale-up of the quantum repeater by connecting neighboring repeater segments. This stringent requirement has not been implemented over a fiber of metropolitan scale so far. As a step towards this challenging goal, in this work we experimentally realize multiplexing-enhanced generation of heralded atom-photon quantum correlation over a 12km fiber. We excite the memory modes in a multiplexed quantum memory successively to generate 280 pairs of atom-photon quantum correlations with a train of photonic time-bin pulses filling the long fiber. After successful detection of a heralding signal, the excited memory mode can be identified and retrieved into idler photons on demand with either fixed or variable storage time. With the multiplexing enhancement, the heralding rate of atom-photon correlation can reach 1.95kHz, and the ratio between the quantum correlation generation rate to memory decoherence rate can be improved to 0.46 for a fiber length of 12km, which is so far the best for long fiber length (>10km) to our knowledge. This work therefore constitutes an important step towards the realization of a large-scale quantum repeater network.
- Abstract（参考訳）: 遠方間の量子絡み合いの分散は、多くの応用が可能であるが、量子チャネルの指数的崩壊に悩まされるため、量子情報科学において重要な課題であるが難しい課題である。
量子リピータは、この目標に対する最も有望なアプローチの1つです。
量子リピータプロトコルでは、隣接するリピータセグメントを接続することで量子リピータのスケールアップを可能にするため、各基本リンク内の絡み合い発生速度がメモリデコヒーレンスレートよりも高速であることが不可欠である。
この厳格な要件は、これまでのところ大都市圏で実施されていない。
この挑戦的な目標に向けて、本研究では、12kmのファイバー上の有価原子-光子量子相関の多重化を実験的に実現した。
我々は、多重化量子メモリにおけるメモリモードを順次励起し、280対の原子-光子量子相関を長繊維を満たすフォトニック時間ビンパルス列と生成する。
シーディング信号の検出に成功した後、励起メモリモードを固定時間または可変時間のいずれかの要求に応じてアイドラー光子に識別して取得することができる。
多重化により、原子-光子相関の計算速度は1.95kHzに達し、量子相関生成率とメモリデコヒーレンス率との比は12kmの繊維長で0.46に向上する。
この研究は、大規模な量子リピータネットワークの実現に向けた重要なステップとなる。
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