論文の概要: Fiber transmission of cluster states via multi-level time-bin encoding
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.01497v1
- Date: Wed, 02 Jul 2025 09:01:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-03 14:23:00.119131
- Title: Fiber transmission of cluster states via multi-level time-bin encoding
- Title（参考訳）: マルチレベル時間ビン符号化によるクラスタ状態のファイバ伝送
- Authors: Philip Rübeling, Robert Johanning, Jan Heine, Oleksandr V. Marchukov, Michael Kues,
- Abstract要約: クラスター状態は、局所的な測定の下で絡み合いを保持する多粒子の絡み合い状態である。
2光子マルチレベル時間ビン符号化を用いて,25kmの単一モードファイバ上に4ビットのクラスタ状態が最初に伝送されることを実証した。
提案手法により, 長距離ファイバ上での複雑な量子状態の伝送が可能となり, マルチパーティイトプロトコルの実装が可能となった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.379311972506791
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The next generation of telecommunication networks will rely on the transmission of complex quantum states to enable secure and transformative information processing, utilizing entanglement and superposition. Cluster states - multipartite entangled states that retain entanglement under local measurements - are a vital resource for quantum networking applications such as blind photonic quantum computing, quantum state teleportation and all-photonic quantum repeaters. However, the transmission of cluster states over optical fiber has remained elusive with previous approaches. Here, we demonstrate the first transmission of a four-qubit cluster state over 25 km of single-mode fiber by using a two-photon multi-level time-bin encoding. We directly generate the state by exploiting coherent control of a parametric generation process, rendering a resource-intensive controlled-phase gate obsolete. To enable efficient and reconfigurable projective measurements on the multi-level time-bin encoded state, we introduce chirped-pulse modulation and implement the first time-bin beam splitter, allowing us to certify genuine multipartite entanglement and to demonstrate one-way computing operations. Our approach enables the transmission of complex quantum states over long-distance fibers, permitting the implementation of multipartite protocols and laying the foundation for large-scale quantum resource networks.
- Abstract（参考訳）: 次世代の通信ネットワークは、複雑な量子状態の伝送に依存して、絡み合いと重畳を利用して、セキュアで変換的な情報処理を可能にする。
クラスター状態 - 局所的な測定で絡み合いを保持するマルチパーティの絡み合った状態 - は、ブラインドフォトニック量子コンピューティング、量子状態テレポーテーション、全フォトニック量子リピータのような量子ネットワークアプリケーションにとって重要なリソースである。
しかし、光ファイバー上でのクラスター状態の伝達は、従来からのアプローチで明らかになっていない。
ここでは、2光子マルチレベル時間ビン符号化を用いて、25kmの単一モードファイバの4量子クラスター状態の最初の伝送を実証する。
我々は、パラメトリック生成プロセスのコヒーレント制御を利用して直接状態を生成し、リソース集約型の制御相ゲートを廃止する。
マルチレベルタイムビン符号化状態における効率的かつ再構成可能なプロジェクティブ計測を実現するため、チャープパルス変調を導入し、最初のタイムビンビームスプリッタを実装した。
提案手法により、長距離ファイバ上で複雑な量子状態の伝送が可能となり、マルチパーティイトプロトコルの実装が可能となり、大規模量子リソースネットワークの基礎を築いた。
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