論文の概要: Quantum-RAM Implementation Using Multiple Interacting Rydberg-Blockaded EIT Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.11344v1
- Date: Thu, 10 Sep 2026 10:24:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 23:53:35.30371
- Title: Quantum-RAM Implementation Using Multiple Interacting Rydberg-Blockaded EIT Systems
- Title（参考訳）: 複数干渉型Rydberg-Blockaded EITシステムを用いた量子RAM実装
- Abstract要約: 本稿では、Rydbergブロックされた原子アンサンブルにおける量子ランダムウォークに基づく量子ランダムアクセスメモリ(qRAM)の実装のための新しい理論的アーキテクチャを提案する。
我々は、Rydberg原子間の強いコヒーレントな双極子相互作用を利用して、低温を必要としないフォトニック量子ビットの高忠実度制御を実現する。
- 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: We propose a novel theoretical architecture for implementing a quantum random access memory (qRAM) based on quantum random walks in a Rydberg blockaded atomic ensemble utilizing multilevel Electromagnetically Induced Transparency (EIT). Unlike previous approaches that rely on geometric phase gates in solid-state or trapped ion systems, our scheme harnesses the strong, coherent dipole dipole interactions between Rydberg atoms to achieve high-fidelity phase control of photonic qubits without the need for cryogenic temperatures. By generating conditional phase shifts through cross-phase modulation in multiple lambda-type EIT systems, we realize the controlled unitary operations requisite for an efficient qRAM. In the proposed architecture, Zeeman splitting is used to engineer a set of parallel lambda systems in a cavity, where pairs of magnetic sublevels of the ground state are coupled to highly excited Rydberg states via circularly polarized laser pulses. These Rydberg excited EIT systems serve as the elementary phase gates that form the nodes of a binary tree enabling quantum random walking. Address and data qubits are encoded into distinct probe fields and coherently mapped into the metastable atomic states, where their interactions within the EIT medium generate conditional phases required for state-selective routing. The system uses $n+m$ layers of cold alkali atoms to form an $n$-level binary tree of Rydberg nodes connected to $2^n$ cavity-trapped memory atoms, operated by $n+m$ laser pulses acting as quantum walkers and address units. Our scheme offers a scalable, reducing operational complexity to $\mathcal{O}(n)$ and highly coherent pathway toward photonic qRAM, exploiting collective Rydberg interactions to realize programmable, parallel entangling operations in an atomic ensemble.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,多レベル電磁誘導透明性(EIT)を利用したRydbergブロックされた原子アンサンブルにおいて,量子ランダムウォークに基づく量子ランダムアクセスメモリ(qRAM)を実現するための新しい理論的アーキテクチャを提案する。
固体や閉じ込められたイオン系の幾何相ゲートに依存する従来のアプローチとは異なり、我々の手法は、ライドバーグ原子間の強いコヒーレントな双極子相互作用を利用して、低温を必要としない光子量子ビットの高忠実度位相制御を実現する。
複数のラムダ型EITシステムにおける位相変調による条件相変化を生成することにより、効率的なqRAMのための制御されたユニタリ演算を実現する。
提案したアーキテクチャでは、ゼーマン分割(Zeeman splitting)がキャビティ内の並列ラムダ系を設計するために使用され、そこでは、基底状態の磁気サブレベル対が、円偏光レーザーパルスを介して高励起リドバーグ状態に結合される。
これらのRydberg 励起 EIT システムは、量子ランダムウォーキングを可能にする二分木のノードを形成する基本的な位相ゲートとして機能する。
アドレスとデータキュービットは異なるプローブフィールドに符号化され、準安定原子状態にコヒーレントにマッピングされ、EIT媒体内の相互作用は状態選択的ルーティングに必要な条件相を生成する。
このシステムは、コールドアルカリ原子の$n+m$レイヤを使用して、2^n$キャビティトラッピングされたメモリ原子に接続されたRydbergノードの$n$レベルのバイナリツリーを形成し、量子ウォーカやアドレスユニットとして動作する$n+m$レーザーパルスによって操作される。
我々の手法は、スケーラブルで運用上の複雑さを$\mathcal{O}(n)$に減らし、フォトニックな qRAM への高整合経路を提供し、Rydberg の相互作用を利用して、原子アンサンブル内のプログラム可能で並列なエンタングリング操作を実現する。
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