論文の概要: Enhancing Quantum Memories with Light-Matter Interference

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.17365v1
• Date: Tue, 26 Nov 2024 12:13:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-27 13:34:29.255816
• Title: Enhancing Quantum Memories with Light-Matter Interference
• Title（参考訳）: 光干渉による量子メモリの強化
• Authors: Paul M. Burdekin, Ilse Maillette de Buy Wenniger, Stephen Sagona-Stophel, Jerzy Szuniewicz, Aonan Zhang, Sarah E. Thomas, Ian A. Walmsley,
• Abstract要約: 本稿では, 量子メモリプロトコルの拡張に新たなアプローチを導入, 実証する。 本手法は,セシウム蒸気中のラマン量子メモリを用いて実装し,全効率の3倍以上の改善を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5882548000462373
• License:
• Abstract: We introduce and demonstrate a new approach for enhancing quantum memory protocols, leveraging constructive light-matter interference within the memory. We implement this method with a Raman quantum memory in warm Cesium vapor, and demonstrate a more than three-fold improvement in total efficiency from $(10.4\pm0.5)\%$ to $(34.3\pm8.4)\%$ with the same peak control pulse intensity, whilst retaining the GHz-bandwidth of the memory and observing no increase in the measured noise. Numerical simulations further explore the performance of this method across different regimes, including low atomic density systems and scenarios with limited laser intensity. For systems limited by atomic density, such as cold atomic systems, we predict our method can boost the efficiency from $65\%$ to beyond $96\%$, while the same method applied to warm atomic vapors could potentially exceed $95\%$ efficiency with an order-of-magnitude reduction in intensity requirements. We also explore the effect on modal capacity and find that our protocol preserves the single-mode nature of the memory at significantly higher efficiencies. This protocol is broadly applicable to various quantum memory architectures, paving the way toward scalable, efficient, low-noise, and high-bandwidth quantum memories.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 量子メモリプロトコルの拡張に新たなアプローチを導入, 実証する。 温度セシウム蒸気中のラマン量子メモリを用いて本手法を実装し,10.4\pm0.5 % から$(34.3\pm8.4)\% まで3倍以上の効率向上を示す。 数値シミュレーションにより、原子密度の低いシステムや限られたレーザー強度のシナリオなど、様々な状況でこの手法の性能が調べられる。 低温原子系のような原子密度に制限されたシステムでは、我々の方法では6,5\%から9,6\%以上まで効率を向上できると予測する一方、温かい原子蒸気に適用された同様の方法は強度要求のオーダー・オブ・マグニチュード・リダクションにより9,5\%以上の効率を達成できる可能性がある。 また、モーダルキャパシティへの影響についても検討し、このプロトコルがメモリの単一モード特性を極めて高い効率で保存することを示した。 このプロトコルは様々な量子メモリアーキテクチャに適用可能であり、拡張性、効率性、低ノイズ、高帯域幅の量子メモリへの道を開く。

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