論文の概要: A Multiplexed Programmable Quantum Photonic Network

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.07272v1
• Date: Mon, 13 Jan 2025 12:35:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-14 14:22:05.277029
• Title: A Multiplexed Programmable Quantum Photonic Network
• Title（参考訳）: 多重化可能な量子フォトニックネットワーク
• Authors: Natalia Herrera Valencia, Annameng Ma, Suraj Goel, Saroch Leedumrongwatthanakun, Francesco Graffitti, Alessandro Fedrizzi, Will McCutcheon, Mehul Malik,
• Abstract要約: 量子ネットワークにおける絡み合い分布は、量子セキュア通信、分散量子コンピューティング、センシングのための次世代技術を可能にする。 将来の量子ネットワークは密接な接続を必要とし、複数のパーティが再設定可能な方法で絡み合った状態を共有することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.82692226532414
• License:
• Abstract: Entanglement distribution in quantum networks will enable next-generation technologies for quantum-secured communications, distributed quantum computing and sensing. Future quantum networks will require dense connectivity, allowing multiple parties to share entangled states in a reconfigurable manner, while long-distance connections are established through the teleportation of entangled states, namely entanglement swapping. However, developing flexible physical platforms that can distribute entanglement through a high-capacity and scalable architecture remains a significant challenge. Here we realise a multiplexed programmable network where entanglement is routed and teleported between four parties through a reconfigurable multi-port circuit operating on the transverse-spatial photonic degree-of-freedom. We harness the natural mode-mixing process inside a multi-mode fibre and place it between two programmable phase planes to implement high-dimensional operations for two independent photons carrying eight transverse-spatial modes. This complex-medium-based circuit allows for the control of a four-party state where high-fidelity entangled states can be simultaneously distributed over multiple channels with different on-demand configurations. Our design allows us to break away from the limited planar geometry and bypass the control and fabrication challenges of conventional integrated platforms. Our demonstration showcases the potential of this architecture for enabling quantum networks with scalable and versatile connectivity that is fully compatible with existing communications infrastructure.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークにおける絡み合い分布は、量子セキュア通信、分散量子コンピューティング、センシングのための次世代技術を可能にする。 将来の量子ネットワークは密接な接続を必要とし、複数のパーティが再構成可能な方法で絡み合った状態を共有することができる一方、長距離接続は絡み合った状態のテレポーテーション、すなわち絡み合った交換によって確立される。 しかし、高容量でスケーラブルなアーキテクチャを通じて絡み合いを分散できる柔軟な物理プラットフォームを開発することは、大きな課題である。 ここでは、4つのパーティ間で絡み合いをルーティングし、伝送する多重化可能なネットワークが、逆空間フォトニック自由度で動作する再構成可能なマルチポート回路によって実現されている。 多モードファイバ内の自然モード混合プロセスを利用して、2つのプログラム可能な位相平面間を配置し、8つの横空間モードを持つ2つの独立光子に対して高次元演算を行う。 この複合膜ベースの回路は、高忠実な絡み合った状態が異なるオンデマンド構成の複数のチャネルに同時に分散できる4つのパーティ状態を制御することができる。 我々の設計は、限られた平面幾何学から切り離すことができ、従来の統合プラットフォームにおける制御と製造の難しさを回避できます。 我々の実証では、既存の通信インフラと完全に互換性のあるスケーラブルで汎用的な接続性を備えた量子ネットワークを実現するための、このアーキテクチャの可能性を示します。

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