論文の概要: Polarization entanglement and qubit error rate dependence on the exciton-phonon coupling in self-assembled quantum dots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.03413v3
• Date: Tue, 29 Apr 2025 11:41:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-01 00:39:29.427241
• Title: Polarization entanglement and qubit error rate dependence on the exciton-phonon coupling in self-assembled quantum dots
• Title（参考訳）: 自己集合量子ドットにおける励起子-フォノン結合の分極絡みと量子ビット誤差率依存性
• Authors: Urmimala Dewan, Parvendra Kumar, Amarendra K. Sarma,
• Abstract要約: 鍵分布における量子ビット誤差率を最小化するためには、偏光絡みのほぼ均一度が不可欠である。 本研究では,量子ドット放射カスケードが生成する光子対の偏光を理論的に研究する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Polarization-entangled photons are the key ingredients of various protocols in quantum computation and quantum key distribution. A near-unity degree of polarization entanglement is essential to minimize qubit error rates in key distribution. This study theoretically investigates the polarization entangled photon pairs produced by a quantum-dot radiative cascade located within a micropillar cavity. To incorporate the unavoidable exciton-phonon coupling in a quantum dot-cavity system, we develop a polaron master equation theory and investigate how it affects the degree of entanglement and qubit error rate. We derive analytical expressions of various phonon-induced incoherent rates and demonstrate that one-photon incoherent rates predominate, substantially diminishing the degree of entanglement. It is shown that at elevated temperatures, the role of cavity-mediated effects such as cross-coupling between exciton states, ac-Stark shift, and multiphoton emission gets reduced owing to the phonon-mediated renormalization of the cavity coupling and Rabi frequency. Finally, we consider a BBM92 quantum key distribution protocol and show the evolution of qubit error rate at elevated temperatures of the phonon bath.
• Abstract（参考訳）: 分極結合光子は、量子計算や量子鍵分布における様々なプロトコルの鍵となる要素である。 鍵分布における量子ビット誤差率を最小化するためには、偏光絡みのほぼ均一度が不可欠である。 本研究では,マイクロピラーキャビティ内に位置する量子ドット放射カスケードによって生成される光子対の偏光を理論的に研究する。 量子ドットキャビティシステムにおいて、避けられないエクシトン-フォノン結合を組み込むため、ポーラロンマスター方程式理論を開発し、それが絡み合いの度合いや量子ビット誤差率にどのように影響するかを考察する。 種々のフォノン誘起非コヒーレント速度の解析式を導出し, 1光子不コヒーレントレートが優先され, 絡み合いの程度が著しく低下することを示した。 高温では, キャビティカップリングとラビ周波数の再正規化により, エクシトン状態のクロスカップリング, アクスタークシフト, 多光子放出などのキャビティ媒介効果が低下することが示されている。 最後に、BBM92量子鍵分布プロトコルを検討し、フォノン浴の高温における量子ビット誤り率の進化を示す。

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