論文の概要: Provable Optimality of the Square-Tooth Atomic Frequency Comb Quantum Memory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.01769v2
• Date: Sat, 05 Oct 2024 23:20:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-08 13:11:57.652214
• Title: Provable Optimality of the Square-Tooth Atomic Frequency Comb Quantum Memory
• Title（参考訳）: 正方形の原子周波数コム量子メモリの確率的最適性
• Authors: Allen Zang, Martin Suchara, Tian Zhong,
• Abstract要約: 原子周波数コム(AFC)量子メモリは、量子リピータネットワークにとって有望な技術である。 最適化された2乗歯形 AFC は, 上顎骨歯形の中で最も高い検索効率が得られることを示す。 我々の証明は、現実的な実験条件下で最適なAFCを作成する方法について、厳密な議論を実験者に提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0869257688521987
• License:
• Abstract: Atomic frequency comb (AFC) quantum memories are a promising technology for quantum repeater networks because they enable multi-mode, high-fidelity storage of photons with on-demand retrieval. The optimization of the retrieval efficiency of an AFC memory is important because it strongly impacts the entanglement generation rate in quantum networks. Despite initial theoretical analyses and recent experimental demonstrations, a rigorous proof of the universally optimal configuration for the highest AFC retrieval efficiency has not been presented. In this paper we offer a simple analytical proof which shows that the optimized square-tooth AFC provides the highest retrieval efficiency among all possible comb tooth shapes, under the physical constraint of maximal optical depth of an atomic ensemble. The optimality still holds even when the non-zero background absorption and the finite optical linewidth of atoms are considered. Our proof provides experimentalists with rigorous arguments how to create optimal AFC under realistic experimental conditions. Finally, we also identify other functional optimization problems where our proof technique is applicable, thus proving the optimality of the square function in more general scenarios.
• Abstract（参考訳）: AFC(Atomic frequency comb)量子メモリは、オンデマンド検索による光子の多モード高忠実な記憶を可能にするため、量子リピータネットワークにとって有望な技術である。 AFCメモリの検索効率の最適化は、量子ネットワークの絡み合い発生率に強い影響を与えるため重要である。 初期の理論的解析と最近の実験的実証にもかかわらず、最高AFC検索効率に対する普遍的最適構成の厳密な証明は示されていない。 本稿では,原子アンサンブルの最大光学深さの物理的制約の下で,最適化された2乗歯形 AFC がすべての歯形の中から最も高い検索効率を提供することを示す,簡単な解析的証明を提案する。 最適性は、非ゼロ背景吸収と原子の有限光線幅を考慮しても維持される。 我々の証明は、現実的な実験条件下で最適なAFCを作成する方法について、厳密な議論を実験者に提供する。 最後に、証明手法が適用可能な他の機能最適化問題も同定し、より一般的なシナリオで平方関数の最適性を証明する。

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