論文の概要: Absorption-emission quantum repeater using diamond quantum memories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.17470v1
- Date: Tue, 18 Aug 2026 07:56:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-19 21:40:53.258052
- Title: Absorption-emission quantum repeater using diamond quantum memories
- Title（参考訳）: ダイヤモンド量子メモリを用いた吸収放出量子リピータ
- Abstract要約: 量子リピータは、量子ネットワークにおける長距離での絡み合いの発生を制限する指数的な光子損失を克服するために不可欠である。
吸収放出に基づく量子リピータは、ダイヤモンド窒素空洞中心の基本的な光-マター相互作用を利用して、吸収された光子から放出された光子に量子状態を転送し、遠隔ノード間の光子干渉なしに動作するスケーラブルなアーキテクチャを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum repeaters are essential for overcoming the exponential photon loss that limits entanglement generation over long distances in quantum networks. An absorption-emission-based quantum repeater exploits the fundamental light-matter interactions of a diamond nitrogen-vacancy (NV) center---photon absorption and photon emission---to transfer a quantum state from an absorbed photon to an emitted photon, offering a scalable architecture that operates without photon interference between remote nodes. Here we demonstrate an absorption-emission-based quantum repeater node using a single NV center, realizing the complete single-node operation in which heralded photon-to-memory quantum state transfer, repeat-until-success (RUS) emission of a spin-entangled photon, and quantum teleportation of the memory state onto the emitted photon constitute the essential repeater operation. By characterizing the complete repeater operation as a quantum channel from the absorbed photon to the emitted photon via quantum process tomography, we obtain a process fidelity of 78%. This demonstration establishes the absorption-emission approach as a fundamental building block for scalable quantum repeater architectures and paves the way toward practical long-distance quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子リピータは、量子ネットワークにおける長距離での絡み合いの発生を制限する指数的な光子損失を克服するために不可欠である。
吸収放出に基づく量子リピータは、ダイヤモンド窒素空孔(NV)中心の基本的な光-光子吸収と光子放出の相互作用を利用して、吸収された光子から放出された光子に量子状態を転送し、遠隔ノード間の光子干渉なしに動作するスケーラブルなアーキテクチャを提供する。
ここでは、単一のNV中心を用いた吸収放出型量子リピータノードを実演し、光子対量子量子状態遷移を隠蔽した完全単一ノード動作、スピン絡み光子の繰り返し核放出(RUS)、発光された光子へのメモリ状態の量子テレポーテーションが必須リピータ演算を構成することを示す。
吸収光子から放出光子への完全リピータ演算を量子プロセストモグラフィーにより特徴付けることにより、78%のプロセス忠実度が得られる。
この実証は、スケーラブルな量子リピータアーキテクチャの基本的な構築ブロックとして吸収放出アプローチを確立し、実用的な長距離量子ネットワークへの道を開く。
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