論文の概要: Long-distance distribution of atom-photon entanglement based on a cavity-free cold atomic ensemble
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.17275v1
- Date: Mon, 20 Oct 2025 08:02:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 00:56:39.362011
- Title: Long-distance distribution of atom-photon entanglement based on a cavity-free cold atomic ensemble
- Title（参考訳）: 無空冷原子アンサンブルに基づく原子-光子エンタングルメントの長距離分布
- Authors: Tian-Yu Wang, Ren-Hui Chen, Yan Li, Ze-Hao Shen, Xiao-Song Fan, Zheng-Bang Ju, Tian-Ci Tang, Xia-Wei Li, Jing-Yuan Peng, Zhi-Yuan Zhou, Wei Zhang, Guang-Can Guo, Bao-Sen Shi,
- Abstract要約: 簡単な空洞のない冷水原子アンサンブルを用いた量子ネットワークノードのデモンストレーションを報告する。
生成した780nm波長の光子は1522nm波長の通信Sバンドに変換され、長距離での原子-光子の分布を可能にする。
我々は,20kmの光ファイバー上での光子伝達の80%を超える原子と通信光子の絡み合いを観察した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.315291166139291
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Constructing a quantum memory node with the ability of long-distance atom-photon distribution is the essential task for future quantum networks, enabling distributed quantum computing, quantum cryptography and remote sensing. Here we report the demonstration of a quantum-network node with a simple cavity-free cold atomic ensemble. This node gives an initial retrieval efficiency of approximately 50\% and memory lifetime of 160 $\mu$s for atomic qubits. With the aid of a high-efficiency and polarization-independent quantum frequency conversion (QFC) module, the generated entangled photon in the node at 780-nm wavelength is converted to telecom S band at 1522 nm, enabling atom-photon distribution over long distance. We observe an entanglement fidelity between the atoms and telecom photon exceeding 80\% after photon transmission over 20-km fiber, the remaining infidelity being dominated by atomic decoherence. The low-noise QFC with an external efficiency up to 48.5\% gives a signal-to-noise-ratio of 6.9 for transmitted photons with fiber length up to 100 km, laying the cornerstone for entanglement distribution at a hundred-km level. This result provides a new platform towards the realization of a long-distance quantum network.
- Abstract（参考訳）: 長距離原子-光子分布の能力を備えた量子メモリノードを構築することは、将来の量子ネットワークにとって重要な課題であり、分散量子コンピューティング、量子暗号、リモートセンシングを可能にしている。
ここでは、簡単な空洞のない冷水原子アンサンブルを持つ量子ネットワークノードのデモンストレーションを報告する。
このノードは、初期検索効率が約50\%、メモリ寿命が160$\mu$sである。
高効率および偏光非依存量子周波数変換(QFC)モジュールの助けを借りて、780nmの波長で生成した絡み合った光子は1522nmで通信Sバンドに変換され、長距離での原子-光子の分布を可能にする。
我々は,20kmの光ファイバー上での光子透過後,原子と通信光子の絡み合いが80\%を超えるのを観察し,残りの不均一性は原子デコヒーレンスによって支配されることを示した。
外部効率が 48.5 % の低ノイズQFCは、繊維長が 100 km の伝送光子に対して信号対雑音比が 6.9 となり、100 km レベルの絡み合い分布の基盤となる。
この結果は、長距離量子ネットワークの実現に向けた新しいプラットフォームを提供する。
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