論文の概要: Heterogeneous entanglement between a trapped ion and a solid-state quantum memory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.05836v1
• Date: Fri, 06 Mar 2026 02:44:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-09 13:17:44.8982
• Title: Heterogeneous entanglement between a trapped ion and a solid-state quantum memory
• Title（参考訳）: 閉じ込められたイオンと固体量子メモリの不均一な絡み合い
• Authors: Chen-Xu Wang, Yi-Yang Wang, Tian-Xiang Zhu, Qing-Quan Yao, Peng-Jun Liang, Yuan-Cong Li, Zi-Peng Liu, Ran He, Yong-Jian Han, Jin-Ming Cui, Zong-Quan Zhou, Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo,
• Abstract要約: ハイブリッド量子ネットワークは、スケーラブルな量子情報処理と将来の量子インターネットのための有望なアーキテクチャを提供する。 本稿では,75mの分離により,1つの閉じ込められた$mathrm171Yb+$イオンを絡めて,$rm 153Eu3+!Y_SiO5$クリスタルをベースとした量子メモリを実現するハイブリッド量子ネットワークを実証する。 この研究は、量子処理モジュールと多重量子メモリノードとの間の絡み合いを確立し、スケーラブルで多機能な量子インターネットに向けた重要なステップを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.022941619093235
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hybrid quantum networks offer a promising architecture for scalable quantum information processing and a future quantum internet, as they can combine the complementary strengths of disparate physical platforms. While single-atom systems provide deterministic quantum logic gates, atomic ensembles enable large-capacity quantum storage. However, generating entanglement between such heterogeneous systems has remained an open challenge, primarily due to fundamental spectral mismatches and system complexity. Here, we demonstrate a hybrid quantum network that entangles a single trapped $\mathrm{^{171}Yb^{+}}$ ion and a quantum memory based on $\rm ^{153}Eu^{3+}\colon\!Y_2SiO_5$ crystal over a 75-m separation. Using polarization-maintaining quantum frequency conversion, we map spin-photon entanglement onto a hybrid entanglement between a single spin qubit and a collective excitation of the quantum memory. The resulting entangled state achieves a fidelity of $(89.21 \pm 2.23)\%$ and violates the CHSH-Bell inequality by 6 standard deviations ($S = 2.328 \pm 0.055$), confirming nonlocality between two heterogeneous nodes. This work establishes entanglement between a quantum processing module with a multiplexed quantum memory node, representing a key step toward a scalable, multifunctional quantum internet.
• Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子ネットワークは、スケーラブルな量子情報処理と将来の量子インターネットのための有望なアーキテクチャを提供する。 単一原子系は決定論的量子論理ゲートを提供するが、原子アンサンブルは大きな容量の量子記憶を可能にする。 しかし、このような異種系間の絡み合いを生み出すことは、主に基本的なスペクトルミスマッチとシステムの複雑さのために、未解決の課題である。 ここでは、捕捉された1つの$\mathrm{^{171}Yb^{+}}$イオンと、$\rm ^{153}Eu^{3+}\colon\! Y_2SiO_5$結晶を75m分離する。 偏光保持型量子周波数変換を用いて、スピン-光子絡み合いを1つのスピン量子ビットと量子メモリの集合励起とのハイブリッド絡み合いにマッピングする。 結果として絡み合った状態は、$(89.21 \pm 2.23)\%$で、CHSH-Bellの不等式を6つの標準偏差(S = 2.328 \pm 0.055$)で破り、2つの不均一ノード間の非局所性を確認する。 この研究は、量子処理モジュールと多重量子メモリノードとの間の絡み合いを確立し、スケーラブルで多機能な量子インターネットに向けた重要なステップを示す。

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