論文の概要: High-fidelity, quasi-deterministic entanglement generation using phase-matched spectral islands in a zero-added-loss multiplexing architecture
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.14427v2
- Date: Thu, 31 Jul 2025 20:32:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-04 18:08:53.555226
- Title: High-fidelity, quasi-deterministic entanglement generation using phase-matched spectral islands in a zero-added-loss multiplexing architecture
- Title（参考訳）: 位相整合スペクトル島を用いたゼロロス多重化アーキテクチャにおける高忠実準決定論的絡み合わせ生成
- Authors: Jeffrey H. Shapiro, Clark Embleton, Michael G. Raymer, Brian J. Smith,
- Abstract要約: 本稿では, スペクトル多重化手法を提案する。
提案手法における大きな革新は, 密集率をN_I2$ではなくN_I2$とすることで, ベル状態の忠実度の高い光子対を現実的損失下で受信するために必要な弱スケズリング機構を実現することである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: While photonic entanglement generation and distribution are well developed, their demonstrated rates are far below what is needed for a quantum internet. The present paper proposes and analyzes a scheme for spectral multiplexing that provides entanglement-distribution rates well in excess of the state of the art. It builds on the idea presented by Chen~\emph{et al}.~[Phys. Rev. Appl. {\bf 19}, 054209 (2023)], who proposed zero-added-loss multiplexing (ZALM) as a means for high-fidelity, quasi-deterministic entanglement generation. Unfortunately, Chen \emph{et al}.'s ZALM requires a large number (800) of spectral channels to achieve its claimed high-fidelity, quasi-deterministic, high-rate entanglement generation. Our modified version of ZALM affords major performance improvements over the original. It draws on Morrison~\emph{et al}.~[APL Photon. {\bf 7}, 066102 (2022)], who domain engineered a $\chi^{(2)}$ crystal to realize a biphoton wave function with 8 discrete and spectrally-factorable frequency bins. Our ZALM SPDCs each have a modest number ($N_I\ll$ 800) of these phase-matched spectral islands each generating two-mode squeezed-vacuum states, permitting our analysis, unlike Chen~\emph{et al.}'s, to account for multipairs of all orders, losses in the partial BSM, and propagation losses en route to the receivers. A major innovation in our proposal is to employ both same-island heralding and cross-island heralding, which allows the entanglement-delivery rate to scale as $N_I^2$ rather than $N_I$ in the weak squeezing regime required for the reception of photon pairs with a high Bell-state fidelity under realistic losses. This heralding scheme uses an order of magnitude fewer spectral channels, which may enable near-term implementations of satellite-to-ground or fiber-optic based ZALM architectures.
- Abstract（参考訳）: フォトニックエンタングルメントの生成と分布はよく開発されているが、その実証率は量子インターネットに必要なものよりもはるかに低い。
本稿では, スペクトル多重化手法を提案する。
これは Chen~\emph{et al} が提示したアイデアに基づいている。
～[Phys]
Rev. Appl。
Bf 19}, 054209 (2023)] は、高忠実な準決定論的絡み合わせ生成の手段として、ゼロ加算多重化 (ZALM) を提案した。
残念なことに、Chen \emph{et al}.のZALMは、その主張する高忠実性、準決定性、高速な絡み合い生成を達成するために、大量のスペクトルチャネル(800)を必要とする。
当社のZALMの修正版では、オリジナルのバージョンよりも大幅にパフォーマンスが向上しています。
モリソン 〜\emph{et al} の略。
～[APL Photon]。
ドメインが$\chi^{(2)}$クリスタルを設計し、8個の離散かつスペクトル分解可能な周波数ビンを持つ双光子波関数を実現する。
我々のZALM SPDCは、それぞれ2モードの圧縮真空状態を生成し、Chen~\emph{et al } と異なり、全ての順序の乗算、部分的なBSMの損失、受信機への経路における伝播損失を考慮に入れている。
提案手法における大きな革新は,光子対とベル状態の忠実度が高い光子対を現実的な損失を受けるのに必要となる弱スキーズ機構において,N_I^2$ではなく,エンタングルメント・デリバリレートを$N_I^2$にスケールできる同島棚上げ法とクロスランド棚上げ法の両方を用いることである。
この隠蔽方式は、スペクトルチャネルの桁数を桁違いに減らし、衛星間または光ファイバーベースのZALMアーキテクチャの短期的な実装を可能にする。
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