論文の概要: Non-Hermitian unidirectional routing of photonic qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.01211v1
• Date: Mon, 1 Apr 2024 16:10:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-03 21:46:03.148048
• Title: Non-Hermitian unidirectional routing of photonic qubits
• Title（参考訳）: フォトニック量子ビットの非エルミート的一方向ルーティング
• Authors: En-Ze Li, Yi-Yang Liu, Ming-Xin Dong, Dong-Sheng Ding, Bao-Sen Shi,
• Abstract要約: 我々は中性寒冷原子が散逸性結合とコヒーレント結合の両方を媒介できることを示した。 我々は光量子ビット一方向ルータとスピン波ダイオードの両方として二重機能を持つシステムを合成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.094098809740733
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Efficient and tunable qubit unidirectional routers and spin-wave diodes play an important role in both classical and quantum information processing domains. Here, we reveal that multi-level neutral cold atoms can mediate both dissipative and coherent couplings. Interestingly, we investigate and practically implement this paradigm in experiments, successfully synthesizing a system with dual functionality as both a photonic qubit unidirectional router and a spin-wave diode. By manipulating the helicity of the field, we can effectively balance the coherence coupling and dissipative channel, thereby ensuring the unidirectional transfer of photonic qubits. The qubit fidelity exceeds 97.49%, and the isolation ratio achieves $16.8\pm0.11$ dB while the insertion loss is lower than 0.36 dB. Furthermore, we show that the spin-wave diode can effectively achieve unidirectional information transfer by appropriately setting the coherent coupling parameters. Our work not only provides new ideas for the design of extensive components in quantum networks, but also opens up new possibilities for non-Hermitian quantum physics, complex quantum networks, and unidirectional quantum information transfer.
• Abstract（参考訳）: 効率的な量子ビット一方向ルータとスピン波ダイオードは、古典情報処理領域と量子情報処理領域の両方において重要な役割を果たす。 ここでは、多レベル中性冷媒原子が散逸性結合とコヒーレント結合の両方を媒介できることを明らかにする。 興味深いことに、このパラダイムを実験的に検討し、光量子ビット一方向ルータとスピン波ダイオードの両方として二重機能を持つシステムの合成に成功した。 場のヘリシティを操作することにより、コヒーレンス結合と散逸チャネルを効果的にバランスさせ、フォトニック量子ビットの一方向移動を確実にすることができる。 クビット忠実度は97.49%を超え、分離比は16.8\pm0.11$dB、挿入損失は0.36dB未満である。 さらに、スピン波ダイオードは、コヒーレント結合パラメータを適切に設定することにより、一方向の情報伝達を効果的に実現できることを示す。 我々の研究は、量子ネットワークにおける広範なコンポーネントの設計のための新しいアイデアを提供するだけでなく、非エルミート量子物理学、複雑な量子ネットワーク、一方向量子情報伝達の新しい可能性も開きます。

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