論文の概要: Poled-fibre phase modulator for efficient high-dimensional quantum measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.04112v1
• Date: Tue, 04 Aug 2026 18:06:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-06 14:48:43.57752
• Title: Poled-fibre phase modulator for efficient high-dimensional quantum measurements
• Title（参考訳）: 効率的な高次元量子計測のためのポーリングファイバー位相変調器
• Authors: Nayda Guerrero, Nelson Villalba, Gustavo H. dos Santos, Carlos J. Salazar, Cristobal Melo, Fernando Castillo, Jaime Cariñe, Guilherme B. Xavier, Esteban S. Gómez, Stephen P. Walborn, João Pereira, Gabriel Saavedra, Gustavo Lima,
• Abstract要約: 完全ファイバ集積プラットフォームにおける能動量子状態測定におけるPFPMの初使用について報告する。 4次元キューディットの受信機における基底選択は1つのPFPMを用いて達成される。 その結果、ファイバ積分量子情報処理における高効率検出のための広範に適用可能なプラットフォームとして、電界偏光変調が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.520791004292864
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Efficient detection of quantum states underpins advanced device-independent quantum-information protocols that provide the ultimate level of security for tasks including quantum random number generation and quantum key distribution (QKD). High-dimensional encoding is a natural route to boost the performance of such protocols, offering enhanced noise resilience and higher information capacity, yet their practical implementation remains challenging. A key experimental bottleneck in higher dimensions is the typical need of active modulators for basis selection, which incur substantial optical losses and polarization-sensitive operation. Poled optical fiber phase modulators (PFPMs) are a fiber-native electro-optic technology that naturally addresses these challenges, combining sub-dB insertion loss, intrinsic polarization independence, and direct compatibility with standard telecommunications fiber. Here we report the first use of a PFPM for active quantum-state measurements in a fully fiber-integrated platform. Basis selection in our receiver for four-dimensional qudits is achieved using a single PFPM, substantially simplifying the receiver architecture. As a benchmark, we perform a four-dimensional QKD session and obtain a finite secret-key rate per pulse that, to the best of our knowledge, surpasses all previously reported QKD demonstrations. Our results establish poled-fiber electro-optic modulation as a broadly applicable platform for high-efficiency detection in fiber-integrated quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 量子状態の効率的な検出は、量子乱数生成や量子鍵分布(QKD)を含むタスクの究極のセキュリティレベルを提供する高度なデバイス非依存の量子情報プロトコルを支える。 高次元符号化はこのようなプロトコルの性能を高める自然な方法であり、高ノイズ耐性と高い情報容量を提供するが、実用的実装はいまだに困難である。 高次元における重要な実験的ボトルネックは、基底選択のためのアクティブ変調器の典型的な必要性であり、これは相当な光学的損失と偏光に敏感な操作を引き起こす。 Poled optical fiber phase modulator (PFPM) は、サブdB挿入損失、固有の偏光独立性、標準電気通信ファイバーとの直接互換性など、これらの課題に自然に対処する繊維ネイティブな電気光学技術である。 ここでは、完全ファイバ集積プラットフォームにおけるアクティブ量子状態測定におけるPFPMの最初の使用について報告する。 4次元キューディットの受信機における基底選択は、単一のPFPMを用いて達成され、受信機アーキテクチャが大幅に単純化される。 ベンチマークとして、4次元QKDセッションを行い、1パルスあたりの有限秘密鍵レートを得る。 本研究は, ファイバ集積化量子情報処理における高効率検出のための広範に適用可能なプラットフォームとして, ポーラファイバ電気光学変調を確立した。

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