論文の概要: A metropolitan-scale trapped-ion quantum network node with hybrid multiplexing enhancements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.13898v1
- Date: Tue, 18 Mar 2025 04:51:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-19 14:15:31.064383
- Title: A metropolitan-scale trapped-ion quantum network node with hybrid multiplexing enhancements
- Title（参考訳）: ハイブリッド多重化機能を有する大都市圏型トラップイオン量子ネットワークノード
- Authors: Z. -B. Cui, Z. -Q. Wang, P. -C. Lai, Y. Wang, J. -X. Shi, P. -Y. Liu, Y. -D. Sun, Z. -C. Tian, Y. -B. Liang, B. -X. Qi, Y. -Y. Huang, Z. -C. Zhou, Y. -K. Wu, Y. Xu, L. -M. Duan, Y. -F. Pu,
- Abstract要約: 内部に2種類の量子ビットを持つ5ドルイオン量子ネットワークノードを実験的に実現した。
高い忠実度が96.8%$/94.6%$/89.8%$、成功率が263,texts-1$/40,texts-1$/4.28,texts-1$をそれぞれ3,m/$1,$km/$12,$kmで生成できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Quantum network and quantum repeater are promising ways to scale up a quantum information system to enable various applications with unprecedented performance. As a current bottleneck of building a long-distance quantum network, the distribution rate of heralded entanglement between remote network nodes is typically much lower than the decoherence rate of each local node, which obstructs the implementation of a metropolitan-scale quantum network with more than two remote nodes. A promising scheme to accelerate the remote entanglement distribution is through multiplexing enhancement based on a multimode quantum network node. In this work, we experimentally realize a functional $5$-ion quantum network node with two different types of qubits inside. We employ a hybrid multiplexing scheme combining the methods of multiple excitation and ion shuttling, in which maximally $44$ time-bin modes are generated and sent through a long fiber to boost the entangling rate. Via this scheme, we can generate heralded ion-photon entanglement with a high fidelity of $96.8\%$/$94.6\%$/$89.8\%$ with a success rate of $263\,\text{s}^{-1}$/$40\,\text{s}^{-1}$/$4.28\,\text{s}^{-1}$, over a fiber of $3\,$m/$1\,$km/$12\,$km, respectively. In addition, the memory qubit can protect the stored quantum information from the destructive ion-photon entangling attempts via dual-type encoding and a memory coherence time of $366\,$ms is achieved. This coherence time has exceeded the expected entanglement generation time $234\,$ms over a $12\,$km fiber, which is realized for the first time in a metropolitan-scale quantum network node.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークと量子リピータは、前例のないパフォーマンスで様々なアプリケーションを実現するために、量子情報システムをスケールアップする有望な方法である。
現在の長距離量子ネットワーク構築のボトルネックとして、リモートネットワークノード間の有意な絡み合いの分布速度は、通常、各ローカルノードのデコヒーレンス率よりもはるかに低く、これは2つ以上のリモートノードを持つ大都市圏量子ネットワークの実装を妨げる。
リモートエンタングルメント分布を高速化するための有望なスキームは、マルチモード量子ネットワークノードに基づく多重化拡張である。
本研究では,内部に2種類の量子ビットを持つ5ドルイオン量子ネットワークノードを実験的に実現した。
我々は、多重励起法とイオン遮断法を組み合わせたハイブリッド多重化方式を採用し、最大40ドルの時間ビンモードが生成され、長いファイバを通して送信され、絡み合う速度が向上する。
このスキームにより、それぞれ$36.8\%$/$94.6\%$/$89.8\%$と成功率$263\,\text{s}^{-1}$/$40\,\text{s}^{-1}$/$4.28\,\text{s}^{-1}$を、$3\,$m/$1\,$km/$12\,$kmで、それぞれ高い忠実度で有価なイオン光子束を生成することができる。
さらに、メモリキュービットは、二重型符号化による破壊イオン光子エンタングリングの試みから記憶された量子情報を保護することができ、メモリコヒーレンス時間は366,$msとなる。
このコヒーレンス時間は、大都市圏の量子ネットワークノードで初めて実現された12,000ドルのファイバーよりも、予想される絡み合い発生時間234,$msを超えている。
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