論文の概要: Subtraction and Addition of Propagating Photons by Two-Level Emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.12328v1
• Date: Thu, 18 Apr 2024 16:55:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-19 12:02:22.845941
• Title: Subtraction and Addition of Propagating Photons by Two-Level Emitters
• Title（参考訳）: 2レベルエミッタによるプロパゲーティング光子のサブトラクションと付加
• Authors: Mads M. Lund, Fan Yang, Victor Rueskov Christiansen, Danil Kornovan, Klaus Mølmer,
• Abstract要約: 本研究では,非ガウス量子演算を伝搬場モードに実装するには,受動的2レベル非線形性が十分であることを示す。 直観的量子軌道モデルの要素による単一光子サブトラクション過程を正確に記述する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.321156230142032
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Coherent manipulation of quantum states of light is key to photonic quantum information processing. In this Letter, we show that a passive two-level nonlinearity suffices to implement non-Gaussian quantum operations on propagating field modes. In particular, the collective light-matter interaction can efficiently extract a single photon from a multi-photon input wave packet to an orthogonal temporal mode. We accurately describe the single-photon subtraction process by elements of an intuitive quantum-trajectory model. By employing this process, quantum information protocols gain orders of magnitude improved efficiency over heralded schemes with linear optics. The reverse process can be used to add photons one-by-one to a single wave-packet mode and compose arbitrarily large Fock states with a finite total success probability $>96.7\%$.
• Abstract（参考訳）: 光の量子状態のコヒーレントな操作は、フォトニック量子情報処理の鍵となる。 このレターでは、非ガウス量子演算を伝搬場モードに実装するのに、受動的2レベル非線形性が十分であることを示す。 特に、集合光源相互作用は、多光子入力波パケットから単一の光子を直交時間モードに効率的に抽出することができる。 直観的量子軌道モデルの要素による単一光子サブトラクション過程を正確に記述する。 このプロセスを用いることで、量子情報プロトコルは、線形光学による隠蔽されたスキームよりも、桁違いに効率が向上する。 逆過程は、単一のウェーブ・パケット・モードに1対1の光子を加え、有限の総成功確率$>96.7\%$で任意に大きなフォック状態を構成するのに使うことができる。

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