論文の概要: Faithful quantum teleportation via a nanophotonic nonlinear Bell state analyzer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.15437v1
- Date: Sat, 23 Nov 2024 03:44:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-26 14:18:50.552747
- Title: Faithful quantum teleportation via a nanophotonic nonlinear Bell state analyzer
- Title（参考訳）: ナノフォトニック非線形ベル状態解析器による忠実量子テレポーテーション
- Authors: Joshua Akin, Yunlei Zhao, Paul G. Kwiat, Elizabeth A. Goldschmidt, Kejie Fang,
- Abstract要約: ナノフォトニックキャビティを用いた時間ビン符号化光子に対する非線形ベル状態解析器について述べる。
我々の効率的なナノフォトニクスプラットフォームによって強化された非線形光学エンタングリング演算は、忠実な量子情報プロトコルを実現することができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9379777965064524
- License:
- Abstract: Quantum networking protocols, including quantum teleportation and entanglement swapping, use linear-optical Bell state measurements for heralding the distribution and transfer of quantum information. However, a linear-optical Bell state measurement requires identical photons and is susceptible to errors caused by multiphoton emission, fundamentally limiting the efficiency and fidelity of quantum networking protocols. Here we show a nonlinear Bell state analyzer for time-bin encoded photons based on a nanophotonic cavity with efficient sum-frequency generation to filter multiphoton emissions, and utilize it for faithful quantum teleportation involving spectrally distinct photons with fidelities $\geq 94\%$ down to the single-photon level. Our result demonstrates that nonlinear-optical entangling operations, empowered by our efficient nanophotonics platform, can realize faithful quantum information protocols without requiring identical photons and without the fundamental limit on the efficiency and fidelity of a Bell state measurement imposed by linear optics, which facilitates the realization of practical quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子テレポーテーションやエンタングルメントスワップを含む量子ネットワークプロトコルは、線形光学ベル状態測定を用いて量子情報の分配と転送を指示する。
しかし、線形光学ベル状態測定は同一の光子を必要とするため、多重光子放出による誤差の影響を受け、量子ネットワークプロトコルの効率と忠実さを根本的に制限する。
ここでは, ナノフォトニックキャビティを用いた光子の非線形ベル状態解析器を用いて, 多光子放射をフィルタし, スペクトル的に異なる光子を1光子レベルまで下げた忠実な量子テレポーテーションを行う。
この結果から, 非線形光量子エンタングリング演算は, 非線形光子による実効的な量子ネットワークの実現を促進するため, 同一光子を必要とせず, ベル状態測定の効率と忠実度に根本的な制限を伴わずに, 忠実な量子情報プロトコルを実現することができることを示した。
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