論文の概要: Efficient multiplexed quantum memory with high dimensional orbital angular momentum states in cold atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.01106v1
- Date: Mon, 03 Mar 2025 02:21:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-05 19:17:25.642300
- Title: Efficient multiplexed quantum memory with high dimensional orbital angular momentum states in cold atoms
- Title（参考訳）: 低温原子中の高次元軌道角運動量状態を持つ効率的な多重量子メモリ
- Authors: Xin Yang, Chengyuan Wang, Jinwen Wang, Mingtao Cao, Yun Chen, Hong Chang, Ruifang Dong, Shougang Zhang, Dong Wei, Pei Zhang, Fuli Li, Hong Gao,
- Abstract要約: 高次元軌道角運動量(OAM)状態の光子を4つの個別チャネルから8,7$Rbの長い低温原子アンサンブルに結合することにより、効率的な多重化量子メモリを実験的に実証した。
すべてのチャネルが4次元のヒルベルト空間で操作される場合、記憶容量は83%を超え、これは古典的なベンチマークよりもはるかに上回っており、メモリシステムの量子機能を検証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.36722652890431
- License:
- Abstract: Quantum memory plays a pivotal role in the construction of quantum repeaters, which are essential devices for establishing long-distance quantum communications and large-scale quantum networks. To boost information capacity and signal processing speed, the implementation of high-efficiency multiplexed quantum memories is essential for the development of multiplexed quantum repeaters. In this work, we experimentally demonstrate an efficient multiplexed quantum memory by consolidating photons carrying high-dimensional orbital angular momentum (OAM) state from 4 individual channels into an elongated cold $^{87}$Rb atomic ensemble. Benefiting from the cold atomic ensemble with high optical depth, we obtain a storage efficiency exceeding 70% for the 4-channel multiplexed beam. The storage fidelities surpass 83% when all channels are operated in a 4-dimensional Hilbert space, which is far above the classical benchmark and validates the quantum functionality of our memory system. The achieved high-efficiency OAM multiplexed quantum memory opens up an avenue for efficient quantum information processing over multiple parallel channels, promising significant advances in the field of quantum communication and networking.
- Abstract（参考訳）: 量子メモリは、長距離量子通信と大規模量子ネットワークを確立する上で欠かせない装置である量子リピータの構築において重要な役割を担っている。
情報容量と信号処理速度を向上させるため、多重化量子リピータの開発には、高効率多重化量子メモリの実装が不可欠である。
本研究では,高次元軌道角運動量(OAM)状態の光子を4つの個別チャネルから延長した$^{87}$Rb原子アンサンブルに結合することにより,効率的な多重化量子メモリを実験的に実証する。
光深度の高い冷間原子アンサンブルにより、4チャンネル多重ビームの70%を超える保存効率を得る。
すべてのチャネルが4次元のヒルベルト空間で操作される場合、記憶容量は83%を超え、これは古典的なベンチマークよりもはるかに上回っており、メモリシステムの量子機能を検証する。
達成された高効率OAM多重量子メモリは、複数の並列チャネル上での効率的な量子情報処理の道を開き、量子通信とネットワークの分野で大きな進歩を約束する。
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