論文の概要: Parallelized telecom quantum networking with a ytterbium-171 atom array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.17406v1
- Date: Mon, 24 Feb 2025 18:35:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-25 15:52:20.807417
- Title: Parallelized telecom quantum networking with a ytterbium-171 atom array
- Title（参考訳）: イッテルビウム-171原子アレイを用いた並列化されたテレコム量子ネットワーク
- Authors: Lintao Li, Xiye Hu, Zhubing Jia, William Huie, Won Kyu Calvin Sun, Aakash, Yuhao Dong, Narisak Hiri-O-Tuppa, Jacob P. Covey,
- Abstract要約: 量子コンピュータとセンサーを量子ネットワークに統合することで、量子情報科学の新たなフロンティアが開かれる。
我々はイッテルビウム131原子と光原子時計の高忠実な絡み合いを示す。
私たちの研究は、原子プロセッサと光時計を高速または長距離量子ネットワークに統合するための大きな一歩です。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4898183413499773
- License:
- Abstract: The integration of quantum computers and sensors into a quantum network opens a new frontier for quantum information science. We demonstrate high-fidelity entanglement between ytterbium-171 atoms -- the basis for state-of-the-art atomic quantum processors and optical atomic clocks -- and optical photons directly generated in the telecommunication wavelength band where loss in optical fiber is minimal. We entangle the nuclear spin of the atom with a single photon in the time bin basis, and find an atom measurement-corrected (raw) atom-photon Bell state fidelity of $0.950(9)\pm0.005(3)_\text{bound}$ ($0.90(1)\pm0.014(3)_\text{bound}$). Photon measurement errors contribute $\approx0.037$ to our infidelity and can be removed with straightforward upgrades. Additionally, by imaging our atom array onto an optical fiber array, we demonstrate a parallelized networking protocol that can provide an $N$-fold boost in the remote entanglement rate. Finally, we demonstrate the ability to preserve coherence on a memory qubit while performing networking operations on communication qubits. Our work is a major step towards the integration of atomic processors and optical clocks into a high-rate or long-distance quantum network.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータとセンサーを量子ネットワークに統合することで、量子情報科学の新たなフロンティアが開かれる。
我々は、イッテルビウム-171原子(最先端の原子量子プロセッサと光原子時計の基礎)と光ファイバーの損失が最小限である通信波長帯で直接発生する光光子との間の高忠実な絡み合いを実証する。
時間ビン基底で原子の核スピンを単一の光子で絡み合わせると、原子測定で補正された(raw)原子-光子ベル状態の忠実度は$0.950(9)\pm0.005(3)_\text{bound}$$$0.90(1)\pm0.014(3)_\text{bound}$となる。
Photon測定エラーは、我々の不確実性に$\approx0.037$をもたらし、簡単なアップグレードで削除できる。
さらに、光ファイバーアレイに原子配列を撮像することにより、遠隔の絡み合い率を$N$倍に向上させることができる並列化されたネットワークプロトコルを実証する。
最後に、通信キュービット上でネットワーク操作を行いながら、メモリキュービット上でコヒーレンスを保持する能力を示す。
私たちの研究は、原子プロセッサと光時計を高速または長距離量子ネットワークに統合するための大きな一歩です。
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