論文の概要: A Large-Scale Reconfigurable Multiplexed Quantum Photonic Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.07272v2
- Date: Mon, 27 Jan 2025 18:25:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-28 13:50:28.980152
- Title: A Large-Scale Reconfigurable Multiplexed Quantum Photonic Network
- Title（参考訳）: 大規模再構成可能な多重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、複数のユーザが再構成可能で多重化された方法で絡み合いを共有することができるように、密結合を必要とする。
本研究では,4つのユーザで構成される2つのローカルマルチユーザネットワーク間で,絡み合いを柔軟かつ多重的にルーティングし,テレポートする,グローバルな再構成可能なネットワークのプロトタイプを実証する。
- 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 users to share entanglement in a reconfigurable and multiplexed manner, while long-distance connections are established through the teleportation of entanglement, or entanglement swapping. While several recent works have demonstrated fully connected, local multi-user networks based on multiplexing, extending this to a global network architecture of interconnected local networks remains an outstanding challenge. Here we demonstrate the next stage in the evolution of multiplexed quantum networks: a prototype global reconfigurable network where entanglement is routed and teleported in a flexible and multiplexed manner between two local multi-user networks composed of four users each. At the heart of our network is a programmable 8x8-dimensional multi-port circuit that harnesses the natural mode-mixing process inside a multi-mode fibre to implement on-demand high-dimensional operations on two independent photons carrying eight transverse-spatial modes. Our circuit design allows us to break away from the limited planar geometry and bypass the control and fabrication challenges of conventional integrated photonic platforms. Our demonstration showcases the potential of this architecture for enabling large-scale, global quantum networks that offer versatile connectivity while being fully compatible with an 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、量子ネットワークは密接な接続を必要とし、複数のユーザが再構成可能で多重化された方法で絡み合いを共有できる一方、長距離接続は絡み合いの遠隔転送や絡み合い交換によって確立される。
最近のいくつかの研究は、完全に接続されたローカルマルチユーザネットワークを多重化して証明しているが、これを相互接続されたローカルネットワークのグローバルネットワークアーキテクチャに拡張することは、依然として顕著な課題である。
ここでは、多重化量子ネットワークの進化の次の段階を実証する: 4人のユーザからなる2つのローカルマルチユーザネットワーク間で、絡み合いが柔軟で多重化された方法でルーティングされ、テレポートされる、グローバル再構成可能なネットワークのプロトタイプ。
ネットワークの中心となる8x8次元マルチポート回路は、マルチ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、8つの横空間モードを持つ2つの独立光子に対してオンデマンドの高次元演算を行う。
我々の回路設計は、限られた平面形状から切り離すことができ、従来の統合フォトニック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る。
我々の実証では、既存の通信インフラと完全に互換性を保ちながら、多目的接続を提供する大規模でグローバルな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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