論文の概要: Chip-to-chip hyperentanglement distribution and entanglement purification using silicon integrated photonics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.18562v1
• Date: Tue, 21 Oct 2025 12:18:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:13.465099
• Title: Chip-to-chip hyperentanglement distribution and entanglement purification using silicon integrated photonics
• Title（参考訳）: シリコン集積フォトニクスを用いたチップ対チップのハイパーエンタングルメント分布とエンタングルメント精製
• Authors: Yonghe Yu, Mujtaba Zahidy, Siyan Zhou, Caterina Viligar, Karsten Rottwitt, Leif Katsuo Oxenløwe, Yunhong Ding,
• Abstract要約: 本稿では,集積チップを用いたチップ対チップのハイパーエンタングルメント分布と量子エンタングルメントの精製について述べる。 集積フォトニクスによる浄化方式は、オンチップ量子リピータの最後のパズルを終わらせた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.036646002427839115
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum repeaters are employed in quantum communication to overcome the long-distance transmission loss of quantum states. The quantum repeater is based on various key technologies, including quantum entanglement swapping, quantum memory, and entanglement purification. In particular, quantum purification can distil high-quality entanglement from the degraded entangled states which is propagating through noisy quantum communication channels. Although previous reports have demonstrated on-chip entanglement swapping and teleportation through the less-noisy channel, current entanglement purification experiments still rely on off-chip discrete devices, leading to limitations on scalability, stability, and controllability. In this paper, for the first time, we demonstrated chip-to-chip hyperentanglement distribution and quantum entanglement purification based on integrated silicon chips. Path-encoded high-dimensional entangled photon pairs are produced on the chip, converted to fibre-based polarization-spatial hyperentanglement by grating couplers, distributed to the receiver silicon chip, and finally purified by consuming the spatial degree of freedom. Our purification scheme by integrated photonics finished the last puzzle of on-chip quantum repeater, which will promote the realization of the quantum repeater based on integrated photonics.
• Abstract（参考訳）: 量子中継器は、量子状態の長距離伝送損失を克服するために量子通信に使用される。 量子リピータは、量子エンタングルメントスワッピング、量子メモリ、エンタングルメント浄化など、様々な重要な技術に基づいている。 特に、量子浄化は、ノイズの多い量子通信チャネルを介して伝播している劣化した絡み合い状態から高品質な絡み合いを消し去ることができる。 以前の報告では、ノイズの少ないチャネルを通じて、オンチップのエンタングルメントの交換とテレポーテーションを実証していたが、現在のエンタングルメントの浄化実験は、依然としてオフチップの離散デバイスに依存しており、スケーラビリティ、安定性、制御性に制限がある。 本稿では,チップ対チップのハイパーエンタングルメント分布と,集積チップを用いた量子エンタングルメント浄化を初めて実証した。 パスエンコードされた高次元光子対をチップ上に生成し、グレーティングカプラにより繊維系偏光・空間性多角化に変換し、レシーバシリコンチップに分散し、最終的に空間的自由度を消費して精製する。 集積フォトニクスによる浄化手法は、集積フォトニクスに基づく量子リピータの実現を促進するオンチップ量子リピータの最後のパズルを完了した。

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