論文の概要: Chip-to-chip photonic quantum teleportation over optical fibers of 12.3km
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.10750v1
- Date: Sat, 14 Dec 2024 08:35:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-17 13:56:24.919735
- Title: Chip-to-chip photonic quantum teleportation over optical fibers of 12.3km
- Title（参考訳）: 12.3kmの光ファイバ上のチップ・ツー・チップ・フォトニック量子テレポーテーション
- Authors: Dongning Liu, Zhanping Jin, Jingyuan Liu, Xiaotong Zou, Xiaosong Ren, Hao Li, Lixing You, Xue Feng, Fang Liu, Kaiyu Cui, Yidong Huang, Wei Zhang,
- Abstract要約: 我々は、12.3kmの光ファイバ上のチップ・ツー・チップ・フォトニック量子テレポーテーションを実証する。
時間ビン符号化量子状態は、長いテレポーテーション距離を達成するために使用される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.315046168095908
- License:
- Abstract: Quantum teleportation is a crucial function in quantum networks. The implementation of photonic quantum teleportation could be highly simplified by quantum photonic circuits. To extend chip-to-chip teleportation distance, more effort is needed on both chip design and system implementation. In this work, we demonstrate a chip-to-chip photonic quantum teleportation over optical fibers under the scenario of star-topology quantum network. Time-bin encoded quantum states are used to achieve a long teleportation distance. Three photonic quantum circuits are designed and fabricated on a single chip, each serving specific functions: heralded single-photon generation at the user node, entangled photon pair generation and Bell state measurement at the relay node, and projective measurement of the teleported photons at the central node. The unbalanced Mach-Zehnder interferometers (UMZI) for time-bin encoding in these quantum photonic circuits are optimized to reduce insertion losses and suppress noise photons generated on the chip. Besides, an active feedback system is employed to suppress the impact of fiber length fluctuation between the circuits, achieving a stable quantum interference for the Bell state measurement in the relay node. As the result, a photonic quantum teleportation over optical fibers of 12.3km is achieved based on these quantum photonic circuits, showing the potential of chip integration on the development of quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子テレポーテーションは量子ネットワークにおいて重要な機能である。
フォトニック量子テレポーテーションの実装は、量子フォトニック回路によって非常に単純化できる。
チップ間通信距離を延長するためには、チップ設計とシステム実装の両方により多くの努力が必要である。
本研究では,光ファイバー上のチップ・ツー・チップ・フォトニック量子テレポーテーションを,恒星トポロジー量子ネットワークのシナリオ下で実証する。
時間ビン符号化量子状態は、長いテレポーテーション距離を達成するために使用される。
3つのフォトニック量子回路を1つのチップ上に設計、製造し、それぞれ特定の機能として機能する: ユーザノードにおける共有単一光子生成、リレーノードにおける絡み合った光子ペア生成、ベル状態測定、中央ノードにおける伝送された光子を投影的に測定する。
これらの量子フォトニック回路における時間ビン符号化のための非平衡マッハ・ツェンダー干渉計(UMZI)は、挿入損失を低減し、チップ上に発生するノイズ光子を抑制するために最適化される。
さらに、回路間の繊維長変動の影響を抑制するためにアクティブフィードバックシステムを用い、リレーノードにおけるベル状態測定のための安定な量子干渉を実現する。
その結果、12.3kmの光ファイバ上のフォトニック量子テレポーテーションがこれらの量子フォトニック回路に基づいて達成され、量子ネットワークの開発におけるチップ統合の可能性を示している。
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