論文の概要: Heralded entanglement of on-demand spin-wave solid-state quantum memories for multiplexed quantum network links

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.04131v2
• Date: Thu, 13 Feb 2025 13:52:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-14 13:45:18.220495
• Title: Heralded entanglement of on-demand spin-wave solid-state quantum memories for multiplexed quantum network links
• Title（参考訳）: 多重量子ネットワークリンクのためのオンデマンドスピン波ソリッドステート量子メモリの有意な絡み合い
• Authors: Jonathan Hänni, Alberto E. Rodríguez-Moldes, Félicien Appas, Soeren Wengerowsky, Dario Lago-Rivera, Markus Teller, Samuele Grandi, Hugues de Riedmatten,
• Abstract要約: 完全調整可能なリコール時間と15モードの時間多重化による空間的に分離された量子メモリ間の通信の絡み合いを示す。 その結果、スケーラブルな高速量子ネットワークリンクの実装における主要な候補として、アーキテクチャが確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The ability to distribute heralded entanglement between distant matter nodes is a primitive for the implementation of large-scale quantum networks. Some of the most crucial requirements for future applications include high heralding rates at telecom wavelengths, multiplexed operation and on-demand retrieval of stored excitations for synchronization of separate quantum links. Despite tremendous progress in various physical systems, the demonstration of telecom-heralded entanglement between quantum nodes featuring both multiplexed operation and on-demand retrieval remains elusive. In this work, we combine narrowband parametric photon-pair sources and solid-state quantum memories based on rare-earth doped crystals to demonstrate telecom heralded entanglement between spatially separated spin-wave quantum memories with fully adjustable recall time and temporal multiplexing of 15 modes. In a first experiment, the storage in the spin-state is conditioned on the entanglement heralding. We take advantage of the control over readout pulse phase to achieve feed-forward conditional phase-shifts on the stored photons depending on which heralding detector clicked. We exploit this effect to double the entanglement heralding rate for a given quantum state up to \SI{500}{\cps}, with a measured positive concurrence by up to 6 standard deviations. In a second experiment, we simulate the communication time of a long-distance link by implementing an unconditional storage scheme with a dead-time of \SI{100}{\micro\second}, leading to an entanglement rate of \SI{22}{\cps} per heralding detector, increased by a factor of 15 thanks to temporal multiplexing. These results establish our architecture as a prime candidate for the implementation of scalable high-rate quantum network links.
• Abstract（参考訳）: 大規模量子ネットワークの実装において,遠方物質ノード間の有意な絡み合いを分散する能力は原始的である。 将来の応用における最も重要な要件は、テレコム波長での高いシーディングレート、多重演算、異なる量子リンクの同期のために格納された励起のオンデマンド検索である。 様々な物理システムにおいて著しい進歩があったにもかかわらず、多重化操作とオンデマンド検索の両方を特徴とする量子ノード間の通信が中心となる絡み合いのデモンストレーションは、いまだ解明されていない。 本研究では、狭帯域パラメトリック光子対光源と希土類ドープ結晶に基づく固体量子メモリを組み合わせることで、空間的に分離されたスピン波量子メモリと、完全に調整可能なリコール時間と15モードの時間多重化によるテレコム領域の絡み合いを示す。 最初の実験では、スピン状態の貯蔵はエンタングルメントシャーディングに条件付けされる。 我々は、読み出しパルス位相の制御を利用して、記憶された光子に対するフィードフォワード条件の位相シフトを、どのヘラルディング検出器がクリックしたかに応じて達成する。 この効果を利用して、与えられた量子状態のエンタングルメントシェレディングレートを最大2倍にし、最大6つの標準偏差による正の共起を計測した。 第2の実験では,時間的多重化により長距離リンクの通信時間を15倍に増加させ,非条件記憶方式をSI{100}{\micro\second}のデッドタイムで実装することにより,長距離リンクの通信時間をシミュレートした。 これらの結果は、スケーラブルな高レート量子ネットワークリンクの実装における主要な候補として、私たちのアーキテクチャを確立します。

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