論文の概要: Entanglement source and quantum memory analysis for zero added-loss multiplexing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.13572v1
- Date: Wed, 19 Jun 2024 14:04:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-21 19:33:52.197146
- Title: Entanglement source and quantum memory analysis for zero added-loss multiplexing
- Title（参考訳）: ゼロロス多重化のための絡み合い源と量子メモリ解析
- Authors: Jeffrey H. Shapiro, Michael G. Raymer, Clark Embleton, Franco N. C. Wong, Brian J. Smith,
- Abstract要約: ZALM量子送信機は、一対のサニャック構成の自発パラメトリックダウンコンバータ(SPDC)、高密度波長分割多重化(DWDM)フィルタリングによるチャネル化、ベル状態測定(BSM)を用いる。
それぞれのバイフォトンは、アリスとボブに、その周波数チャネルと隠蔽された絡み合った状態を特定する古典的なメッセージで送信される。
本稿では、ZALMのSPDC、部分BSM、アリスとボブの量子メモリのロードについて深く研究する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: High-rate, high-fidelity entanglement distribution is essential to the creation of a quantum internet, but recent achievements in fiber and satellite-based entanglement distribution fall far short of what is needed. Chen et al. [Phys. Rev. Appl. 19, 054209 (2023)] proposed a means for dramatically increasing entanglement-distribution rates via zero added-loss multiplexing (ZALM). ZALM's quantum transmitter employs a pair of Sagnac-configured spontaneous parametric downconverters (SPDCs), channelization via dense wavelength-division multiplexing (DWDM) filtering, and partial Bell-state measurements (BSMs) to realize a near-deterministic, heralded source of frequency-multiplexed polarization-entangled biphotons. Each biphoton is transmitted to Alice and Bob with a classical message identifying its frequency channel and the heralded entangled state. Their quantum receivers use DWDM filtering and mode conversion to interface their received biphotons to intra-cavity color-center quantum memories. This paper delves deeply into ZALM's SPDCs, partial-BSMs, and loading of Alice and Bob's quantum memories. It derives the density operators for the SPDC sources and the quantum memories, allowing heralding probability, heralding efficiency, and fidelity to be evaluated for both the polarization-entangled biphotons and the loaded quantum memories, thus enabling exploration of the parameter space for optimizing ZALM performance. Even without optimization analysis, the paper already demonstrates two critical features of the ZALM architecture: the necessity of achieving a near-separable channelized biphoton wave function to ensure the biphoton sent to Alice and Bob is of high purity; and the premium placed on Alice and Bob's temporal-mode converters' enabling narrowband push-pull memory loading to ensure the arriving biphoton's state is faithfully transferred to the intra-cavity color centers.
- Abstract（参考訳）: 高速で高忠実な絡み合い分布は、量子インターネットの作成には不可欠であるが、近年のファイバーおよび衛星ベースの絡み合い分布の成果は、必要なものよりもはるかに少ない。
Chen et al [Phys. Appl. 19, 054209 (2023)] はゼロロス多重化 (ZALM) によるエンタングルメント分配率を劇的に向上させる手段を提案した。
ZALMの量子送信機は、一対のサニャック構成の自発パラメトリックダウンコンバータ(SPDC)、高密度波長分割多重化(DWDM)フィルタリングによるチャネル化、およびベル状態測定(BSM)を用いて、周波数多重化二光子のほぼ決定論的、重畳された源を実現する。
それぞれのバイフォトンは、アリスとボブに、その周波数チャネルと隠蔽された絡み合った状態を特定する古典的なメッセージで送信される。
量子受信機はDWDMフィルタとモード変換を使用して、受信した2光子をキャビティ内色中心量子メモリに接続する。
本稿では、ZALMのSPDC、部分BSM、アリスとボブの量子メモリのロードについて深く研究する。
これはSPDCソースと量子メモリの密度演算子を導出し、偏光束縛された双光子とロードされた量子メモリの両方に対して、シェラルディング確率、シェラルディング効率、フィリティを評価できるようにし、ZALM性能を最適化するためのパラメータ空間の探索を可能にする。
最適化解析がなくても、Alice と Bob に送信されたバイフォトンが高純度であることを保証するために、ほぼ分離可能なチャネル化バイフォトン波動関数を実現する必要があること、そしてAlice と Bob の時間モードコンバータに搭載されたプレミアムが、受信したバイフォトン状態がキャビティ内色中心に忠実に転送されることを保証するために、狭帯域のプッシュプルメモリローディングを可能にすることを、ZALM アーキテクチャの2つの重要な特徴を既に示している。
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