論文の概要: From quantum storage to amplification: the effect of unwanted couplings and an additional level in cavity-based ensemble quantum memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.00446v1
• Date: Fri, 01 May 2026 06:33:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-04 17:43:28.875514
• Title: From quantum storage to amplification: the effect of unwanted couplings and an additional level in cavity-based ensemble quantum memories
• Title（参考訳）: 量子記憶から増幅へ:空洞型アンサンブル量子メモリにおける不要結合と追加レベルの影響
• Authors: Jia-Wei Ji, Christoph Simon,
• Abstract要約: 量子メモリモデルは、しばしば複雑なレベル構造を理想化された$$システムに還元する。 本稿では,キャビティベースの$$-typeアンサンブルメモリの拡張について検討する。 本研究では, 単一光子記憶効率, 検索効率, 忠実度を明示的に表現し, 3つの異なる力学系を同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3867363075280544
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum-memory models often reduce complex level structures to an idealized $Λ$ system, potentially missing nearby levels and unwanted couplings that can qualitatively alter the predicted performance. Here, we study an extension of a cavity-based $Λ$-type ensemble memory, a four-level model with unwanted couplings from both the control field and signal, using a fully quantum treatment. We derive explicit expressions for the single-photon storage efficiency, retrieval efficiency, and fidelity, and on this basis identify three distinct dynamical regimes: stable, threshold, and unstable. Within the stable regime, we additionally discriminate between two qualitatively different sub-regimes. Applying the theory to warm-vapor-inspired parameters, we determine the conditions under which the system can still operate as a high-quality quantum memory. More generally, our results provide a practical framework for distinguishing genuine memory operation from amplification and for optimizing realistic quantum memories beyond idealized models.
• Abstract（参考訳）: 量子メモリモデルは、しばしば複雑なレベル構造を理想化された$$$システムに還元する。 本稿では、完全量子処理を用いて、制御フィールドと信号の両方から不要なカップリングを持つ4レベルモデルであるキャビティベースの$$$型アンサンブルメモリの拡張について検討する。 本研究では, 単一光子保存効率, 検索効率, 忠実度を明示的に表現し, 安定, しきい値, 不安定な3つの力学系を同定する。 安定した体制の中で、我々はまた2つの質的に異なるサブレジムを区別する。 この理論を熱蒸気にインスパイアされたパラメータに適用することにより、システムは高品質な量子メモリとして動作可能な条件を決定する。 より一般的に,本研究の結果は,真のメモリ操作を増幅と区別し,理想化されたモデルを超えて現実的な量子メモリを最適化するための実践的な枠組みを提供する。

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