論文の概要: Near-perfect broadband quantum memory enabled by intelligent spinwave compaction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.02424v1
• Date: Mon, 05 May 2025 07:42:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-06 18:49:35.588508
• Title: Near-perfect broadband quantum memory enabled by intelligent spinwave compaction
• Title（参考訳）: インテリジェンス・スピンウェーブ・コンパクションにより実現した近接完全ブロードバンド量子メモリ
• Authors: Jinxian Guo, Zeliang Wu, Guzhi Bao, Peiyu Yang, Yuan Wu, L. Q. Chen, Weiping Zhang,
• Abstract要約: 量子情報処理における中心的なハブである量子メモリは、高性能な記憶と量子状態のコヒーレントな操作を実現することが期待されている。 しかし、現在の性能は、メモリ効率の強化とノイズ増幅の本質的にのトレードオフのため、これらの要件に満たない。 我々は,量子メモリにおける光-スピン波変換のためのハンケル変換を公開し,適応型スピン波コンパクト化のためのインテリジェントな光-操作マッピング戦略を提案する。 本研究は,高速な量子ネットワーク,量子状態操作,スケーラブルな量子計算の進歩を促進するために,ブロードバンド量子メモリの実用的なベンチマークを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.573719462727237
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum memory, a pivotal hub in quantum information processing, is expected to achieve high-performance storage and coherent manipulation of quantum states, with memory efficiency exceeding 90% and quantum fidelity surpassing the non-cloning limit. However, the current performance falls short of these requirements due to the inherent trade-off between memory efficiency enhancement and noise amplification, which not only imposes significant demands on quantum purification but also fundamentally impedes continuous-variable quantum information processing. In this paper, we break through these constraints, enabling high-performance quantum memory and unlocking new possibilities for quantum technologies. We unveil a Hankel-transform spatiotemporal mapping for light-spinwave conversion in quantum memory, and propose an intelligent light-manipulated strategy for adaptive spinwave compaction, which can maximize the conversion efficiency and simultaneously suppress the excess noise. This strategy is experimentally demonstrated for a Raman quantum memory in warm 87Rb atomic vapor with an efficiency up to 94.6% and a low noise level of only 0.026 photons/pulse. The unconditional fidelity reaches 98.91% with an average of 1.0 photons/pulse for a 17-ns input signal. Our results successfully demonstrate a practical benchmark for broadband quantum memory, which may facilitate advancements in high-speed quantum networks, quantum state manipulation, and scalable quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 量子情報処理における中心的なハブである量子メモリは、量子状態の高性能な記憶とコヒーレントな操作を実現することが期待されている。 しかし、現在の性能は、メモリ効率の強化とノイズ増幅の本質的にのトレードオフのため、これらの要求に欠落しており、これは量子浄化に重要な要求を課すだけでなく、連続変数の量子情報処理を根本的に阻害する。 本稿では,これらの制約を突破し,高速な量子メモリの実現と量子技術への新たな可能性の開拓を図る。 量子メモリにおける光-スピン波変換のためのハンケル変換時空間マッピングを公開し、適応型スピン波圧縮のためのインテリジェント光制御戦略を提案し、変換効率を最大化し、余剰ノイズを同時に抑制できる。 この戦略は、温度87Rb原子蒸気中のラマン量子メモリにおいて94.6%の効率と0.026光子/パルスの低ノイズレベルで実験的に実証されている。 非条件の忠実度は98.91%に達し、17nsの入力信号に対して平均1.0光子/パルスとなる。 本研究は,高速な量子ネットワーク,量子状態操作,スケーラブルな量子計算の進歩を促進するために,ブロードバンド量子メモリの実用的なベンチマークを実証した。

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