論文の概要: A Metropolitan-scale Multiplexed Quantum Repeater with Bell Nonlocality

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.17940v1
• Date: Mon, 25 Aug 2025 12:08:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-26 18:43:45.761439
• Title: A Metropolitan-scale Multiplexed Quantum Repeater with Bell Nonlocality
• Title（参考訳）: ベル非局所性を有する大都市圏多重量子リピータ
• Authors: Tian-Xiang Zhu, Chao Zhang, Zhong-Wen Ou, Xiao Liu, Peng-Jun Liang, Xiao-Min Hu, Yun-Feng Huang, Zong-Quan Zhou, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo,
• Abstract要約: 量子リピータは光ファイバーの指数的な光子損失を克服し、量子メモリ間の絡み合いを克服することができる。 ベル非局所性は、デバイスに依存しないセキュリティと量子力学の基礎的なテストの基盤となる。 本稿では,2つの固体量子メモリ間の密接な絡み合い分布を14.5km間隔で報告する。 我々は、7.6pm2.0%の忠実度を持つベル状態を生成し、3.7の標準偏差によるCHSH-Bellの不等式違反を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.71684079581608
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum repeaters can overcome exponential photon loss in optical fibers, enabling heralded entanglement between distant quantum memories. The definitive benchmark for this entanglement is Bell nonlocality, a cornerstone for device-independent security and foundational tests of quantum mechanics. However, recent metropolitan-scale demonstrations based on single-photon interference (SPI) schemes have been limited to generating low-quality entanglement, falling short of Bell nonlocality certification. Here, we report the heralded entanglement distribution between two solid-state quantum memories separated by 14.5 km, using a two-photon interference (TPI) scheme based on time measurements combined with large-capacity temporal multiplexing. We generate a Bell state with a fidelity of $78.6\pm2.0 \%$, achieving a CHSH-Bell inequality violation by 3.7 standard deviations, marking the first certification of Bell nonlocality in metropolitan-scale quantum repeaters. Our architecture effectively combines the high heralding rate of SPI schemes with the phase robustness of TPI schemes, enabling autonomous quantum node operation without the need for fiber channel phase stabilization, thus providing a practical framework for scalable quantum-repeater networks.
• Abstract（参考訳）: 量子リピータは光ファイバーの指数的な光子損失を克服し、遠方の量子メモリ間の絡み合いを克服することができる。 この絡み合いに対する決定的なベンチマークはベル非局所性であり、デバイスに依存しないセキュリティと量子力学の基礎的なテストの基礎となる。 しかし、近年、単光子干渉(SPI)方式に基づく大都市圏でのデモは、低品質な絡み合いの発生に限られており、ベルの非局所性認証には届かなかった。 本稿では,時間計測と大容量時間多重化を組み合わせた2光子干渉(TPI)方式を用いて,2つの固体量子メモリ間の絡み合い分布を14.5kmで分離した。 我々は、7.8.6\pm2.0 \%$のベル状態を生成し、3.7の標準偏差によるCHSH-Bellの不等式違反を達成し、大都市圏の量子リピータにおけるベル非局所性の最初の証明となった。 我々のアーキテクチャは、高速なSPIスキームとTPIスキームの位相ロバスト性を効果的に組み合わせ、ファイバチャネル位相安定化を必要とせずに自律的な量子ノード操作を可能にし、スケーラブルな量子リピータネットワークのための実用的なフレームワークを提供する。

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