論文の概要: A deterministic and efficient source of frequency-polarization hyper-encoded photonic qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.03454v1
- Date: Fri, 4 Oct 2024 14:13:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-02 22:09:37.837212
- Title: A deterministic and efficient source of frequency-polarization hyper-encoded photonic qubits
- Title（参考訳）: 周波数偏光超符号化フォトニック量子ビットの決定論的かつ効率的な源
- Authors: N. Coste, D. A. Fioretto, S. E. Thomas, S. C. Wein, H. Ollivier, I. Maillette de Buy Wenniger, A. Henry, N. Belabas, A. Harouri, A. Lemaitre, I. Sagnes, N. Somaschi, O. Krebs, L. Lanco, P. Senellart,
- Abstract要約: 共振器内の半導体量子ドットに基づいて、周波数と偏光で超符号化されたフォトニック量子ビットの生成を実証する。
我々のアプローチは、周波数符号化に基づく量子情報処理の分野に量子ドット源の利点をもたらす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The frequency or color of photons is an attractive degree of freedom to encode and distribute the quantum information over long distances. However, the generation of frequency-encoded photonic qubits has so far relied on probabilistic non-linear single-photon sources and inefficient gates. Here, we demonstrate the deterministic generation of photonic qubits hyper-encoded in frequency and polarization based on a semiconductor quantum dot in a cavity. We exploit the double dipole structure of a neutral exciton and demonstrate the generation of any quantum superposition in amplitude and phase, controlled by the polarization of the pump laser pulse. The source generates frequency-polarization single-photon qubits at a rate of 4 MHz corresponding to a generation probability at the first lens of 28 $\pm$ 2%, with a photon number purity > 98%. The photons show an indistinguishability > 91% for each dipole and 88% for a balanced quantum superposition of both. The density matrix of the hyper-encoded photonic state is measured by time-resolved polarization tomography, evidencing a fidelity to the target state of 94 $\pm$ 8% and concurrence of 77 $\pm$ 2%, here limited by frequency overlap in our device. Our approach brings the advantages of quantum dot sources to the field of quantum information processing based on frequency encoding.
- Abstract（参考訳）: 光子の周波数や色は、長距離にわたって量子情報を符号化し配布する魅力的な自由度である。
しかし、周波数符号化されたフォトニック量子ビットの生成は、これまでは確率的な非線形単光子源と非効率ゲートに依存してきた。
ここでは, 共振器内の半導体量子ドットに基づいて, 周波数および偏光に超符号化されたフォトニック量子ビットの決定論的生成を示す。
我々は中性励起子の二重双極子構造を利用して、ポンプレーザーパルスの偏光によって制御される振幅と位相における量子重ね合わせの発生を実証する。
ソースは、第1レンズの28$\pm$2%の生成確率に対応する4MHzの周波数偏光単光子量子ビットを生成し、光子数純度は98%である。
光子は、それぞれの双極子に対して91%、両のバランスの取れた量子重ね合わせにおいて88%の区別がつかない。
超符号化フォトニック状態の密度行列は時間分解偏光トモグラフィーにより測定され、目標状態に対する忠実度は94$\pm$ 8%、収束度は77$\pm$ 2%と推定される。
我々のアプローチは、周波数符号化に基づく量子情報処理の分野に量子ドット源の利点をもたらす。
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