論文の概要: Quantum-memory-assisted on-demand microwave-optical transduction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.18834v1
- Date: Tue, 23 Sep 2025 09:19:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-24 20:41:27.795098
- Title: Quantum-memory-assisted on-demand microwave-optical transduction
- Title（参考訳）: 量子メモリを用いたオンデマンドマイクロ波光伝送
- Authors: Hai-Tao Tu, Kai-Yu Liao, Si-Yuan Qiu, Xiao-Hong Liu, Yi-Qi Guo, Zheng-Qi Du, Yang Xu, Xin-Ding Zhang, Hui Yan, Shi-Liang Zhu,
- Abstract要約: 本稿では,Rydberg アンサンブルを用いた量子マイクロ波-光伝送のメモリエンハンス化を実験的に提案する。
我々はマイクロ波光子を非常に励起された集合状態に保存し、その後、回収過程中に光子に変換する。
ライドベルク・アンサンブルのマイクロ波光子の光深度と、単一光子レベルでの最小の記憶低下率とを組み合わせて、トランスデューサは領域正規化ストレージ効率を90%以上達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.520954141766351
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Microwave-optical transducers and quantum memories are fundamental components of quantum repeaters, essential for developing a quantum internet in which solid-state quantum computers serve as nodes interconnected by optical fibers for data transmission. Although both technologies have made significant advancements, the integration of microwave-optical conversion and quantum memory functionalities remains a challenge. Here, we theoretically propose and experimentally demonstrate a memoryenhanced quantum microwave-optical transduction using a Rydberg ensemble. By utilizing a cascaded electromagnetically induced transparency process, we store microwave photons in a highly excited collective state and subsequently convert them into optical photons during the retrieval process. Taking advantage of the optical depth with order of millions for microwave photons in Rydberg ensemble, combined with a minimal storage dephasing rate at the single-photon level, the transducer achieves an areanormalized storage efficiency greater than 90%, a bandwidth of 2.1 MHz, and a noise equivalent temperature as low as 26 K, even in cavity-free conditions. Our findings pave the way for the practical implementation of quantum repeaters based on atomic ensembles in quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波光トランスデューサと量子メモリは、量子リピータの基本コンポーネントであり、固体量子コンピュータが光ファイバーで接続されたノードとして機能する量子インターネットを開発するのに不可欠である。
どちらの技術も大きな進歩を遂げているが、マイクロ波光変換と量子メモリ機能の統合は依然として課題である。
本稿では,Rydbergアンサンブルを用いた量子マイクロ波光伝送の理論的および実験的実証を行う。
電磁誘導透過法を用いてマイクロ波光子を高励起集合状態に保存し, 回収過程で光子に変換する。
ライドバーグアンサンブルのマイクロ波光子に対する数百万のオーダーの光学深度と単一光子レベルでの最小の記憶低下率を組み合わせ、トランスデューサは90%以上の領域正規化ストレージ効率、2.1MHzの帯域幅、26K以下のノイズ等価温度を空洞のない条件でも達成する。
本研究は,量子情報処理における原子アンサンブルに基づく量子リピータの実践的実装の道を開くものである。
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