論文の概要: Entanglement Preservation and Clauser-Horne Nonlocality in Electromagnetically Induced Transparency Quantum Memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.15453v3
• Date: Fri, 31 Oct 2025 15:54:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-03 15:46:17.439014
• Title: Entanglement Preservation and Clauser-Horne Nonlocality in Electromagnetically Induced Transparency Quantum Memories
• Title（参考訳）: 電磁誘導透過量子メモリにおけるエンタングルメント保存とクレーターホール非局在性
• Authors: Po-Han Tseng, Yong-Fan Chen,
• Abstract要約: ノイズの多い量子記憶における絡み合い保存は、量子情報科学における長年の概念的な課題である。 電磁誘導透過(EIT)メモリは絡み合った光子を記憶できることを示す。 この研究は、EIT量子メモリが絡み合いと非局所性を維持することができるという最初の体系的な理論的な証明を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Entanglement preservation in noisy quantum memories represents a long-standing conceptual challenge in quantum information science. While experiments have shown that electromagnetically induced transparency (EIT) memories can store entangled photons, a rigorous theoretical demonstration of whether such memories fundamentally preserve nonlocality has remained elusive. Here we develop a unified open-system model that combines the dark-state polariton formalism with reduced density operator theory to describe the retrieved photon state under realistic ground state decoherence. The analysis reveals that decoherence inevitably transforms an initially pure Bell state into a mixed state and predicts a critical storage efficiency threshold of 89.7%. Above this threshold, the retrieved photon violates the Clauser-Horne inequality, confirming the preservation of nonlocal quantum correlations, whereas below it, nonlocality is lost. This work provides the first systematic theoretical proof that EIT quantum memories can in principle preserve entanglement and nonlocality, thereby resolving a fundamental question in the physics of quantum information storage.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い量子記憶における絡み合い保存は、量子情報科学における長年の概念的な課題である。 実験により、電磁誘導透過性(EIT)記憶は絡み合った光子を保存できることが示されているが、そのような記憶が非局所性を完全に保存するかどうかの厳密な理論的実証はいまだに解明されていない。 ここでは、暗状態の偏光子形式と減密度演算子理論を組み合わせ、現実的な基底状態デコヒーレンスの下で取得した光子状態を記述する統一オープンシステムモデルを開発する。 この分析により、デコヒーレンスは必然的に純粋なベル状態が混合状態に変換され、89.7%の臨界記憶効率閾値が予測されることが明らかになった。 このしきい値を超えると、回収された光子はクレーター=ホルン不等式に反し、非局所的な量子相関の保存を確認し、その下にある非局所性は失われる。 この研究は、EIT量子記憶が原則として絡み合いと非局所性を保存することができるという最初の体系的な理論的証明を提供し、量子情報記憶の物理学における根本的な問題を解決する。

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