論文の概要: A global quantum network with ground-based single-atom memories in optical cavities and satellite links
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.02333v1
- Date: Thu, 03 Jul 2025 05:58:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-04 15:37:15.688679
- Title: A global quantum network with ground-based single-atom memories in optical cavities and satellite links
- Title（参考訳）: 光キャビティと衛星リンクにおける地上単一原子メモリを持つグローバル量子ネットワーク
- Authors: Jia-Wei Ji, Shinichi Sunami, Seigo Kikura, Akihisa Goban, Christoph Simon,
- Abstract要約: 大陸間距離上での絡み合いを分散する量子リピータアーキテクチャを提案する。
高忠実度Rydbergゲートとリードアウトを実行することにより、効率的な絡み合いスワップを実現する。
このアーキテクチャは大陸間距離上での絡み合い分布を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The realization of a global quantum network holds the potential to enable groundbreaking applications such as secure quantum communication and blind quantum computing. However, building such a network remains a formidable challenge, primarily due to photon loss in optical fibers. In this work, we propose a quantum repeater architecture for distributing entanglement over intercontinental distances by leveraging low-Earth-orbit satellites equipped with spontaneous parametric down-conversion (SPDC) photon-pair sources and ground stations utilizing single-atom memories in optical cavities and single-photon detectors to implement the cavity-assisted photon scattering (CAPS) gates for high-fidelity entanglement mapping. The efficient entanglement swapping is achieved by performing high-fidelity Rydberg gates and readouts. We evaluate the entanglement distribution rates and fidelities by analyzing several key imperfections, including time-dependent two-photon transmission and time-dependent pair fidelity, for various satellite heights and ground station distances. We also investigate the impact of pair source fidelity and spin decoherence rate on the repeater performance. Furthermore, we introduce a spatial-frequency multiplexing strategy within this architecture to enhance the design's performance. Finally, we discuss in detail the practical implementation of this architecture. Our results show that this architecture enables entanglement distribution over intercontinental distances. For example, it can distribute over 10000 pairs per flyby over 10000 km with a fidelity above 90%, surpassing the capabilities of terrestrial quantum repeaters
- Abstract（参考訳）: グローバル量子ネットワークの実現は、セキュアな量子通信やブラインド量子コンピューティングのような画期的なアプリケーションを可能にする可能性を秘めている。
しかし、このようなネットワークの構築は、主に光ファイバーの光子損失によって、依然として困難な課題である。
本研究では,光キャビティにおける単一原子メモリと単一光子検出器を用いた低地球軌道衛星と光子対流(SPDC)光子対流源と地上局を併用し,共振器支援光子散乱(CAPS)ゲートを高忠実なエンタングルメントマッピングのために実装することにより,大陸間距離の絡み合いを分散する量子中継器アーキテクチャを提案する。
高忠実度Rydbergゲートとリードアウトを実行することにより、効率的な絡み合いスワップを実現する。
衛星高度および地上局距離の時間依存2光子透過や時間依存2光子忠実度など,いくつかの重要な欠陥を分析して,絡み合った分布率と忠実度を評価する。
また,ペア音源の忠実度とスピンデコヒーレンス率がリピータ性能に及ぼす影響についても検討した。
さらに、設計性能を高めるために、このアーキテクチャ内に空間周波数多重化戦略を導入する。
最後に,本アーキテクチャの実装について詳述する。
このアーキテクチャは大陸間距離上での絡み合い分布を可能にする。
例えば、地球上の量子リピータの能力を超え、90%を超える忠実度で1回のフライバイで10000対以上を分配することができる。
関連論文リスト
- High-fidelity entanglement between a telecom photon and a room-temperature quantum memory [40.71478454459572]
既存の通信インフラによる絡み合い分布は、大規模量子ネットワークの実現に不可欠である。
我々は、テレコム波長(1324nm)の光子と、90.2%の忠実度を持つ室温量子メモリとの絡み合いを示すことで、量子リピータアーキテクチャにおける重要なマイルストーンを報告した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-14T16:32:59Z) - Emulation of satellite up-link quantum communication with entangled photons [75.38606213726906]
我々は、極非縮退光子の超明るい光源を実証し、エミュレートされた高損失衛星シナリオにおいて量子鍵分布を行う。
先駆的なMiciusアップリンク実験の1つに対応するロスプロファイルと10kmのテレコムファイバーで区切られた地上のエンドユーザーにより、制限の1回のオーバーパスで5.2kbitのセキュアな鍵蓄積を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-02-05T19:14:55Z) - Satellite-assisted quantum communication with single photon sources and atomic memories [0.0]
衛星ベースの量子リピータは、量子ネットワークにおいてグローバルな距離に到達するための有望な手段である。
我々は、個々の原子量子ビットを捕捉した衛星ベースの量子リピータアーキテクチャを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-14T15:49:51Z) - Metropolitan-scale heralded entanglement of solid-state qubits [0.0]
10km間隔で分離した2つの独立動作量子ネットワークノード間の有意な絡み合いについて報告する。
我々は、キュービット安定化光子の量子周波数変換によるファイバー光子損失の影響を最小化する。
本報告では,ノード上に予め定義された絡み合った状態が,シーディング検出パターンによらず伝達されることを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-04T18:00:01Z) - QUICK$^3$ -- Design of a satellite-based quantum light source for
quantum communication and extended physical theory tests in space [73.86330563258117]
単一光子ソースは、衛星ベースの量子キー分散シナリオにおけるセキュアなデータレートを向上させることができる。
ペイロードは3U CubeSatに統合され、2024年に低軌道への打ち上げが予定されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-26T15:34:11Z) - Continuous entanglement distribution over a transnational 248 km fibre
link [58.720142291102135]
絡み合いは多くの量子応用の基礎である。
我々はオーストリアとスロバキアの継続的な国際関係を提示する。
110時間の模擬運転時間に対して,9 s$-1$の安定ペアレートを測定した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-23T13:55:27Z) - Storage and analysis of light-matter entanglement in a fibre-integrated
system [48.7576911714538]
我々は,光子に絡み合った光ファイバー集積量子メモリを電気通信波長で示す。
本発明の記憶装置は、希土類ドープ固体の導波路に書き込まれたファイバピグテールレーザをベースとし、全繊維安定なメモリのアローディングを可能にする。
本研究の結果は, 集積デバイスを用いた量子ネットワークに向けた重要な一歩となる, 光・光・光の絡み合いの記憶における保存時間と効率の面で, 桁違いの進歩を特徴としている。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-10T14:28:04Z) - Telecom-heralded entanglement between remote multimode solid-state
quantum memories [55.41644538483948]
将来の量子ネットワークは、遠方の場所間の絡み合いの分布を可能にし、量子通信、量子センシング、分散量子計算への応用を可能にする。
ここでは,空間的に分離された2つの量子ノード間の有意な絡み合いのデモンストレーションを行い,その絡み合いを多モードの固体量子メモリに格納する。
また, 得られた絡み合いは, ヘラルディング経路の損失に対して頑健であり, 62時間モードの時間多重動作を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-13T14:31:54Z) - Improving entanglement generation rates in trapped ion quantum networks
using nondestructive photon measurement and storage [0.0]
捕捉されたイオンに基づく量子ネットワークにおける絡み合い率を改善するために設計されたハイブリッドネットワークアーキテクチャを提案する。
提案した量子ネットワークは、距離50kmの近赤外波長とCバンド波長の両方において、等価な同質ネットワークよりも最大100倍の大きさの遠隔絡み合いを発生できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-11T23:24:26Z) - Quantum repeaters in space [0.0]
長距離の絡み合いは非常に貴重な資源であるが、光ファイバーにおける光の指数的な損失のため、その分布は困難である。
本稿では,量子リピータと衛星ベースリンクを組み合わせることで,大域的距離における絡み合い分布を実現する手法を提案する。
衛星ベースのリンクと地上中継ネットワークの統合は、将来のQuantum Internetのバックボーンを表現できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-20T15:43:42Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。