論文の概要: AI-assisted hyper-dimensional broadband quantum memory with efficiency above 90% in warm atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11098v1
• Date: Fri, 14 Mar 2025 05:40:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-17 13:06:48.761996
• Title: AI-assisted hyper-dimensional broadband quantum memory with efficiency above 90% in warm atoms
• Title（参考訳）: 熱原子の90%以上の効率を有するAI支援超次元広帯域量子メモリ
• Authors: Zeliang Wu, Jinxian Guo, Zhifei Yu, Wenfeng Huang, Chun-Hua Yuan, Weiping Zhang, L. Q. Chen,
• Abstract要約: 軌道角運動量(OAM)とスピン角運動量(SAM)を符号化した超次元光子に対する効率的な量子記憶法を示す。 OAM情報は -5 から +5 にエンコードされ、スピン角運動量エンコーディングと組み合わされ、最大22次元まで可能である。 その結果、高次元量子情報処理における優れた性能と潜在的な応用が示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7695660509846217
• License:
• Abstract: High-dimensional broadband quantum memory significantly expands quantum information processing capabilities, but the memory efficiency becomes insufficient when extended to high dimensions. We demonstrate an efficient quantum memorize for hyper-dimensional photons encoded with orbital angular momentum (OAM) and spin angular momentum (SAM). OAM information is encoded from -5 to +5, combined with spin angular momentum encoding, enabling up to 22 dimensions. To ensure high memory efficiency, an artificial intelligent algorithm, a modified Differential Evolution (DE) algorithm using Chebyshev sampling, is developed to obtain a perfect signal-control waveform matching. Memory efficiency is experimentally achieved 92% for single-mode Gaussian signal, 91% for information dimension of 6 and 80% for dimensional number to 22. The fidelity is achieved up to 99% for single-mode Gaussian signal, 96% for OAM information and 97% for SAM one, which is far beyond no-cloning limitation. Our results demonstrate superior performance and potential applications in high-dimensional quantum information processing. This achievement provides a crucial foundation for future quantum communication and quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 高次元ブロードバンド量子メモリは、量子情報処理能力を著しく拡張するが、高次元に拡張するとメモリ効率が不十分になる。 軌道角運動量(OAM)とスピン角運動量(SAM)を符号化した超次元光子に対する効率的な量子記憶法を示す。 OAM情報は -5 から +5 にエンコードされ、スピン角運動量エンコーディングと組み合わされ、最大22次元まで可能である。 高いメモリ効率を確保するため,チェビシェフサンプリングを用いた改良型微分進化(DE)アルゴリズムを開発し,完全な信号制御波形マッチングを実現する。 メモリ効率は, 単一モードガウス信号に対して92%, 情報次元では91%, 次元数では80%, 次元数では22。 忠実度は1モードのガウス信号で99%、OAM情報で96%、SAM信号で97%に達する。 本結果は,高次元量子情報処理における優れた性能と潜在的な応用を実証するものである。 この成果は将来の量子通信と量子コンピューティングの重要な基盤を提供する。

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