論文の概要: Photonic quantum information with time-bins: Principles and applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.08102v1
- Date: Thu, 10 Jul 2025 18:36:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-14 18:03:54.142321
- Title: Photonic quantum information with time-bins: Principles and applications
- Title（参考訳）: 時間ビンを用いたフォトニック量子情報:原理と応用
- Authors: Ashutosh Singh, Anuj Sethia, Leili Esmaeilifar, Raju Valivarthi, Neil Sinclair, Maria Spiropulu, Daniel Oblak,
- Abstract要約: 本稿では,量子通信プロトコルのための時間ビン量子ビットの作成と特徴付けのための実験手法の概要について述べる。
本稿では,光ファイバーおよび自由空間チャネル上でTBQを送信する際の課題とその克服方法について論じる。
本稿では、量子通信プロトコルからフォトニック量子計算まで、タイムビン符号化量子状態の顕著な応用について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3349615170141398
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Long-range quantum communication, distributed quantum computing, and sensing applications require robust and reliable ways to encode transmitted quantum information. In this context, time-bin encoding has emerged as a promising candidate due to its resilience to mechanical and thermal perturbations, depolarization from refractive index changes, and birefringence in fiber optic media. Time-bin quantum bits (qubits) can be produced in various ways, and each implementation calls for different considerations regarding design parameters, component compatibility (optical, electrical, electro-optical), and measurement procedures. Here, we provide a comprehensive overview of experimental methods for preparing and characterizing time-bin qubits (TBQs) for quantum communication protocols, with an assessment of their advantages and limitations. We discuss challenges in transmitting TBQs over optical fibers and free-space channels, and methods to overcome them. We also analyze the selection of key time-bin parameters and component requirements across experiments. This leads us to explore the preparation and characterization of time-bin entanglement and examine requirements for interference of time-bins from separate sources. Further, we cover preparation and characterization techniques for high-dimensional time-bin states, namely qudits, and the generation of time-bin entangled qudit pairs. We review time-energy entanglement and key experimental realizations. Finally, we present notable applications of time-bin encoded quantum states, from quantum communication protocols to photonic quantum computation. This work serves as an accessible introduction and a comprehensive review of recent developments.
- Abstract（参考訳）: 長距離量子通信、分散量子コンピューティング、およびセンシングアプリケーションは、送信された量子情報をエンコードする堅牢で信頼性の高い方法を必要とする。
この文脈において、時間ビン符号化は、機械的および熱的摂動に対するレジリエンス、屈折率変化からの脱分極、光媒体の複屈折による有望な候補として浮上している。
時間ビン量子ビット(量子ビット)は様々な方法で生成でき、それぞれの実装では、設計パラメータ、コンポーネントの互換性(光学、電気、電気光学)、測定手順に関する異なる考慮が必要である。
本稿では、量子通信プロトコルのためのTBQ(Time-bin qubits)の作成と特徴付けのための実験手法について、その利点と限界を概観する。
本稿では,光ファイバーおよび自由空間チャネル上でTBQを送信する際の課題とその克服方法について論じる。
また、実験における重要なタイムビンパラメータとコンポーネント要件の選択についても分析する。
これにより、時間ビン絡みの調製とキャラクタリゼーションについて検討し、異なるソースからの時間ビン干渉の要求について検討する。
さらに,高次元時間ビン状態,すなわちクイディットの生成,および時間ビンの絡み合ったキューディットペアの生成のための準備とキャラクタリゼーション手法について述べる。
我々は、時間エネルギーの絡み合いと重要な実験的実現についてレビューする。
最後に、量子通信プロトコルからフォトニック量子計算まで、タイムビン符号化量子状態の顕著な応用について述べる。
この研究は、アクセス可能な導入と最近の開発に関する包括的なレビューとして役立ちます。
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