論文の概要: Unwanted couplings can induce amplification in quantum memories despite negligible apparent noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.15362v2
• Date: Mon, 21 Jul 2025 03:33:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-22 14:33:31.401831
• Title: Unwanted couplings can induce amplification in quantum memories despite negligible apparent noise
• Title（参考訳）: 望ましくないカップリングは、無視可能なノイズにもかかわらず量子メモリの増幅を誘発する
• Authors: Faezeh Kimiaee Asadi, Janish Kumar, Jiawei Ji, Khabat Heshami, Christoph Simon,
• Abstract要約: 理論量子メモリの設計は、理想の$Lambda$-configurationを模倣するために、特定のエネルギーレベルに選択的にフォーカスすることが多い。 我々は,NV中心型吸収性メモリにおける不要エネルギーレベルと不要結合の存在が,信号の増幅を著しくすることを示した。
• 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: Theoretical quantum memory design often involves selectively focusing on certain energy levels to mimic an ideal $\Lambda$-configuration, a common approach that may unintentionally overlook the impact of neighboring levels or undesired couplings. While this simplification may be justified in certain protocols or platforms, it can significantly distort the achievable memory performance. Through numerical semi-classical analysis, we show that the presence of unwanted energy levels and undesired couplings in an NV-center-based absorptive memory can significantly amplify the signal, resulting in memory efficiencies exceeding unity, a clear indication of unwanted noise at the quantum level. Strikingly, this effect occurs even when the apparent noise i.e., output in the absence of an input field, is negligible. We then generalize our results using semi-analytical estimations to analyze this amplification, and propose a strategy to reduce its effect. Our findings extend to memory platforms beyond NV centers; as an example, we also analyze a cavity-based rubidium memory that experiences the same issue.
• Abstract（参考訳）: 理論量子メモリの設計は、理想の$\Lambda$-configurationを模倣するために特定のエネルギーレベルに選択的に焦点をあてることがしばしばある。 この単純化は特定のプロトコルやプラットフォームで正当化されるが、達成可能なメモリ性能を著しく歪めることができる。 数値的半古典解析により、NV中心の吸収性メモリにおける不要エネルギーレベルと不要結合の存在が信号を大幅に増幅し、メモリ効率がユニティを超え、量子レベルにおける不要ノイズが明らかになることを示す。 厳密には、入力フィールドがないときの出力である明らかなノイズが無視される場合でも、この効果は生じる。 そこで我々は,この増幅を半解析的推定を用いて一般化し,その効果を低減するための戦略を提案する。 我々の研究は、NVセンター以外の記憶プラットフォームにも及んでおり、例えば、同じ問題を経験する空洞ベースのルビジウムメモリも分析している。

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