論文の概要: Realization of a crosstalk-free multi-ion node for long-distance quantum networking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.13369v1
• Date: Wed, 22 May 2024 05:58:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-25 01:14:40.778141
• Title: Realization of a crosstalk-free multi-ion node for long-distance quantum networking
• Title（参考訳）: 長距離量子ネットワークのためのクロストークフリーマルチイオンノードの実現
• Authors: P. -C. Lai, Y. Wang, J. -X. Shi, Z. -B. Cui, Z. -Q. Wang, S. Zhang, P. -Y. Liu, Z. -C. Tian, Y. -D. Sun, X. -Y. Chang, B. -X. Qi, Y. -Y. Huang, Z. -C. Zhou, Y. -K. Wu, Y. Xu, Y. -F. Pu, L. -M. Duan,
• Abstract要約: トラップされた原子イオンは、量子リピータノードを構築するための主要な物理プラットフォームの一つである。 長距離トラップイオン量子ネットワークでは、クロストークのないデュアルタイプの量子ビットを持つことが不可欠である。 本稿では,テレコム互換かつクロストークフリーな量子ネットワークノードの試作実装について報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Trapped atomic ions constitute one of the leading physical platforms for building the quantum repeater nodes to realize large-scale quantum networks. In a long-distance trapped-ion quantum network, it is essential to have crosstalk-free dual-type qubits: one type, called the communication qubit, to establish entangling interface with telecom photons; and the other type, called the memory qubit, to store quantum information immune from photon scattering under entangling attempts. Here, we report the first experimental implementation of a telecom-compatible and crosstalk-free quantum network node based on two trapped $^{40}$Ca$^{+}$ ions. The memory qubit is encoded on a long-lived metastable level to avoid crosstalk with the communication qubit encoded in another subspace of the same ion species, and a quantum wavelength conversion module is employed to generate ion-photon entanglement over a $12\,$km fiber in a heralded style. Our work therefore constitutes an important step towards the realization of quantum repeaters and long-distance quantum networks.
• Abstract（参考訳）: トラップされた原子イオンは、大規模量子ネットワークを実現するために量子リピータノードを構築するための主要な物理プラットフォームの一つである。 長距離トラップイオン量子ネットワークでは、通信量子ビットと呼ばれるクロストークのない2種類の量子ビットを持つことが不可欠であり、通信量子ビットと呼ばれる1つのタイプは、通信光子との絡み合うインターフェースを確立することであり、もう1つのタイプは、メモリ量子ビットと呼ばれ、絡み合う試みの下で光子散乱から免疫される量子情報を記憶することである。 本稿では,2つのトラップされた$^{40}$Ca$^{+}$イオンをベースとした,通信互換かつクロストークのない量子ネットワークノードの試作実装について報告する。 メモリキュービットは、同じイオン種の別の部分空間に符号化された通信キュービットとのクロストークを避けるために、長寿命のメタスタブルレベルで符号化され、量子波長変換モジュールを用いて、12,000円の繊維を密閉した形でイオン光子絡みを発生させる。 したがって、我々の研究は、量子リピータと長距離量子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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