論文の概要: Entangling Quantum Memories at Channel Capacity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.04272v1
- Date: Thu, 6 Jun 2024 17:22:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-07 13:40:27.639954
- Title: Entangling Quantum Memories at Channel Capacity
- Title（参考訳）: チャネル容量における量子メモリのエンタングリング
- Authors: Prajit Dhara, Liang Jiang, Saikat Guha,
- Abstract要約: 光周波数またはマイクロ波チャネルを介する量子メモリのエンタングは、短い範囲と長い範囲に量子ビットをリンクする鍵である。
空洞補助型メモリフォトンインタフェースは,ゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)フォトニッククイディットと物質記憶の絡み合わせに利用できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.152708951218456
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Entangling quantum memories, mediated by optical-frequency or microwave channels, at high rates and fidelities is key for linking qubits across short and long ranges. All well-known protocols encode up to one qubit per optical mode, hence entangling one pair of memory qubits per transmitted mode over the channel, with probability $\eta$, the channel's transmissivity. The rate is proportional to $\eta$ ideal Bell states (ebits) per mode. The quantum capacity, $C(\eta) = -\log_2(1-{\eta})$ ebits per mode, which $\approx 1.44\eta$ for high loss, i.e., $\eta \ll 1$, thereby making these schemes near rate-optimal. However, $C(\eta) \to \infty$ as $\eta \to 1$, making the known schemes highly rate-suboptimal for shorter ranges. We show that a cavity-assisted memory-photon interface can be used to entangle matter memories with Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) photonic qudits, which along with dual-homodyne entanglement swaps that retain analog information, enables entangling memories at capacity-approaching rates at low loss. We benefit from loss resilience of GKP qudits, and their ability to encode multiple qubits in one mode. Our memory-photon interface further supports the preparation of needed ancilla GKP qudits. We expect our result to spur research in low-loss high-cooperativity cavity-coupled qubits with high-efficiency optical coupling, and demonstrations of high-rate short-range quantum links.
- Abstract（参考訳）: 光周波数またはマイクロ波チャネルを介する量子メモリを、高速かつ忠実にエンタングすることは、短い範囲と長い範囲にわたって量子ビットをリンクする鍵となる。
すべてのよく知られたプロトコルは、光モード当たり1キュービットまでエンコードするため、伝送モード当たり1組のメモリキュービットをチャネル上にエンコードし、チャネルの透過率である$\eta$の確率を持つ。
レートはモードごとに$\eta$ ideal Bell state (ebits) に比例する。
量子容量$C(\eta) = -\log_2(1-{\eta})$ ebits per mode, which $\approx 1.44\eta$ for high loss、すなわち$\eta \ll 1$は、これらのスキームを速度最適に近いものにする。
しかし、$C(\eta) \to \infty$ as $\eta \to 1$ として、既知のスキームはより短い範囲に対して非常にレート・サブ最適である。
キャビティアシスト型メモリフォトンインタフェースは,ゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)フォトニッククアディットと相互作用し,アナログ情報を保持する二重ホモジンエンタングルメントスワップと組み合わせることで,低損失でキャパシティ・アタッチメント速度でメモリをアンタングルできることを示す。
我々は、GKP量子ビットの損失レジリエンスと、複数の量子ビットを1つのモードでエンコードする能力の恩恵を受ける。
我々のメモリ・フォトンインタフェースは、必要なアンシラGKPクアディットの調製をさらにサポートする。
我々は、高効率光カップリングによる低損失高協調性空洞結合量子ビットの研究や、高速短距離量子リンクの実証に拍車をかけることを期待する。
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