論文の概要: A robust approach for time-bin encoded photonic quantum information protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.16106v1
• Date: Wed, 24 Apr 2024 18:00:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-26 18:12:20.940455
• Title: A robust approach for time-bin encoded photonic quantum information protocols
• Title（参考訳）: 時間ビン符号化フォトニック量子情報プロトコルのロバストなアプローチ
• Authors: Simon J. U. White, Emanuele Polino, Farzad Ghafari, Dominick J. Joch, Luis Villegas-Aguilar, Lynden K. Shalm, Varun B. Verma, Marcus Huber, Nora Tischler,
• Abstract要約: 光子の時間2自由度で符号化された量子状態は、量子情報プロトコルの基本的なリソースである。 従来の時間ビン符号化量子状態の生成と測定方法は、光学的不安定性、複雑な設定、時間分解能の要求により深刻な課題に直面している。 本研究では,単一空間モードにおける高次元時間ビン量子状態の生成と測定を行う,堅牢でスケーラブルなプロトコルを提案する。
• 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: Quantum states encoded in the time-bin degree of freedom of photons represent a fundamental resource for quantum information protocols. Traditional methods for generating and measuring time-bin encoded quantum states face severe challenges due to optical instabilities, complex setups, and timing resolution requirements. Here, we leverage a robust approach based on Hong-Ou-Mandel interference that allows us to circumvent these issues. First, we perform high-fidelity quantum state tomographies of time-bin qubits with a short temporal separation. Then, we certify intrasystem polarization-time entanglement of single photons through a nonclassicality test. Finally, we propose a robust and scalable protocol to generate and measure high-dimensional time-bin quantum states in a single spatial mode. The protocol promises to enable access to high-dimensional states and tasks that are practically inaccessible with standard schemes, thereby advancing fundamental quantum information science and opening applications in quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 光子の時間2自由度で符号化された量子状態は、量子情報プロトコルの基本的なリソースである。 従来の時間ビン符号化量子状態の生成と測定方法は、光学的不安定性、複雑な設定、時間分解能の要求により深刻な課題に直面している。 ここでは、香港・ウー・マンデル干渉に基づく堅牢なアプローチを活用し、これらの問題を回避できる。 まず、短時間の時間分離を伴う時間ビン量子ビットの高忠実な量子状態トモグラフィーを行う。 そして,非古典性試験により,単一光子の系内偏光時間絡みを認証する。 最後に,単一空間モードにおける高次元時間ビン量子状態の生成と測定を行う,堅牢でスケーラブルなプロトコルを提案する。 このプロトコルは、標準的なスキームでは事実上アクセスできない高次元の状態やタスクへのアクセスを可能にし、基本的な量子情報科学を前進させ、量子通信の応用を開放することを約束している。

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