論文の概要: Single photonic qutrit in a collective Rydberg polariton

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.03060v1
• Date: Wed, 04 Dec 2024 06:30:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-05 15:07:41.423766
• Title: Single photonic qutrit in a collective Rydberg polariton
• Title（参考訳）: 集合Rydberg偏光子における単一フォトニッククォート
• Authors: Yuechun Jiao, Oliver D. W. Hughes, Max Z. Festenstein, Zhengyang Bai, Jianming Zhao, Weibin Li, Kevin J. Weatherill, C. Stuart Adams,
• Abstract要約: 我々は,Rydbergアンサンブルにおける1つのフォトニッククエットのコヒーレントな生成,制御,読み出しについて報告する。 マイクロ波結合Rydberg状態を用いてマイクロ秒の時間スケールで単一フォトニッククォートを書き込み、処理し、読み取る能力は、クォートのハイヒルベルト空間間のコヒーレントな接続を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3592529416070589
• License:
• Abstract: We report on the coherent creation, control and read-out of a single photonic qutrit in a Rydberg ensemble. In each measurement, an optical photon is stored as a Rydberg polariton through electromagnetically induced transparency. Employing two microwave fields, the polariton is driven into an arbitrary superposition of three collective states, each encoded in a Rydberg state. The collective state is mapped into a photonic time-bin qutrit with the microwave field and read out sequentially. The complete sequence, including preparation, control, and read-out, is less than 1.8~$\mu$s, which mitigates decoherence significantly. We measure the coherence of the qutrit with non-destructive Ramsey interferometry, which is preferable for quantum information processing, and find good quantitative agreement with the theoretical model. The ability to write, process and read out the single photonic qutrit on microsecond time scales with microwave coupled Rydberg states demonstrates the coherent connectivity among the high Hilbert space of the qutrit.Our study is an important step in exploring qutrit based quantum information processes and quantum simulation of topological physics with microwave coupled Rydberg atom ensembles.
• Abstract（参考訳）: 我々は,Rydbergアンサンブルにおける1つのフォトニッククエットのコヒーレントな生成,制御,読み出しについて報告する。 各測定では、電磁誘導透過により、光子をリドベルク偏光子として記憶する。 2つのマイクロ波場を用いて、ポラリトンは3つの集合状態の任意の重ね合わせに駆動され、それぞれがリドベルク状態に符号化される。 集合状態は、マイクロ波場のあるフォトニック時間ビンキュートリットにマッピングされ、順次読み出される。 準備、制御、読み出しを含む完全なシーケンスは1.8~$\mu$s未満であり、デコヒーレンスを著しく緩和する。 量子情報処理に好適な非破壊ラムゼイ干渉計による量子トリットのコヒーレンスを測定し,理論モデルとの良好な定量的一致を求める。 マイクロ波結合されたRydberg状態のマイクロ秒時間スケールで単一フォトニッククエットを書き込み、処理し、読み取る能力は、クエットの高ヒルベルト空間間のコヒーレントな接続を実証する。我々の研究は、クエットに基づく量子情報プロセスとマイクロ波結合されたRydberg原子アンサンブルによるトポロジカル物理学の量子シミュレーションを探索する重要なステップである。

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