論文の概要: Time-bin entangled Bell state generation and tomography on thin-film lithium niobate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.04048v1
- Date: Thu, 4 Jul 2024 16:43:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-08 17:14:12.695588
- Title: Time-bin entangled Bell state generation and tomography on thin-film lithium niobate
- Title（参考訳）: 薄膜ニオブ酸リチウムの時ビン絡みベル状態発生とトモグラフィー
- Authors: Giovanni Finco, Filippo Miserocchi, Andreas Maeder, Jost Kellner, Alessandra Sabatti, Robert J. Chapman, Rachel Grange,
- Abstract要約: ニオブ酸リチウム(Lithium niobate-on-insulator)は、高速な古典的通信のための革命的プラットフォームとして登場した。
我々は、リチウムニオブ酸イオン絶縁体フォトニクスを用いて、時間ビンベースで最大エンタングルド量子状態を生成する。
我々の結果は、ニオブ酸リチウムの電気光学帯域の確立と相まって、繊維結合型高速時間ビン量子通信モジュールの実現に最適な候補であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.6385169124258
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Optical quantum communication technologies are making the prospect of unconditionally secure and efficient information transfer a reality. The possibility of generating and reliably detecting quantum states of light, with the further need of increasing the private data-rate is where most research efforts are focusing. The physical concept of entanglement is a solution guaranteeing the highest degree of security in device-independent schemes, yet its implementation and preservation over long communication links is hard to achieve. Lithium niobate-on-insulator has emerged as a revolutionising platform for high-speed classical telecommunication and is equally suited for quantum information applications owing to the large second-order nonlinearities that can efficiently produce entangled photon pairs. In this work, we generate maximally entangled quantum states in the time-bin basis using lithium niobate-on-insulator photonics at the fibre optics telecommunication wavelength, and reconstruct the density matrix by quantum tomography on a single photonic integrated circuit. We use on-chip periodically-poled lithium niobate as source of entangled qubits with a brightness of 242 MHz/mW and perform quantum tomography with a fidelity of 91.9+-1.0 %. Our results, combined with the established large electro-optic bandwidth of lithium niobate, showcase the platform as perfect candidate to realise fibre-coupled, high-speed time-bin quantum communication modules that exploit entanglement to achieve information security.
- Abstract（参考訳）: 光量子通信技術は、無条件で安全で効率的な情報転送の実現を期待している。
光の量子状態の生成と確実に検出する可能性、さらにプライベートなデータレートを増やす必要性は、ほとんどの研究努力が焦点を当てているところである。
エンタングルメントの物理的概念は、デバイスに依存しないスキームにおける最高レベルのセキュリティを保証するソリューションであるが、長い通信リンクの実装と保存は困難である。
ニオブ酸リチウムイオン絶縁体は、高速な古典的通信のための革命的プラットフォームとして登場し、光子対を効率よく生成できる2階の大きな非線形性のため、量子情報応用に等しく適している。
本研究では, ファイバー光通信波長におけるニオブ酸リチウムイオン絶縁体フォトニクスを用いて, 時間ビンベースで最大エンタングルド量子状態を生成し, 量子トモグラフィーにより密度行列を再構成する。
我々は、242MHz/mWの波長を持つ絡み合った量子ビットの源として、オンチップの周期的なニオブ酸リチウムを使用し、91.9+-1.0%の忠実度で量子トモグラフィーを行う。
我々の結果は、ニオブ酸リチウムの電気光学帯域の確立と相まって、このプラットフォームが情報セキュリティを実現するために絡み合いを利用する繊維結合型高速時間ビン量子通信モジュールを実現するための完璧な候補であることを示す。
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