論文の概要: Deterministic synthesis and processing of frequency-bin qubits in a macroscopically coherent quantum memory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.23171v2
• Date: Sun, 27 Sep 2026 13:36:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-30 07:18:05.963897
• Title: Deterministic synthesis and processing of frequency-bin qubits in a macroscopically coherent quantum memory
• Title（参考訳）: マクロコヒーレント量子メモリにおける周波数ビン量子ビットの決定論的合成と処理
• Abstract要約: 我々は、空洞支援量子メモリを制御するための追加の自由度として、マクロスピンコヒーレンスを利用する。 我々のメモリは、単純な高周波回転を用いて任意の周波数ビンフォトニック量子ビットを確定的に合成する。 本研究は,量子ネットワークのための基本信号処理により,量子ストレージをブリッジする統合プラットフォームを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum information processing requires efficient storage and manipulation of photonic states. In this work, we harness pre-created macroscopic spin coherence as an additional degree of freedom to control a cavity-assisted quantum memory. We derive equations of motion for such a memory that predict efficient emission and absorption of two-color fields under a generalized nonlocal spectral impedance-matching condition, which reduces to the well-known condition in the single-mode case. These equations reveal a new operating mechanism of cavity-assisted quantum memory wherein the controlled spin coherence couples the emitted spectral modes. As a result, our memory deterministically synthesizes arbitrary frequency-bin photonic qubits using simple radio-frequency rotations, while the temporal reversibility of the protocol provides perfect transformation of the qubit states. Our findings establish a unified platform bridging quantum storage with elementary signal processing for quantum networks based on spectral encoding of photonic qubits.
• Abstract（参考訳）: 量子情報処理は、フォトニック状態の効率的な保存と操作を必要とする。 本研究では、空洞支援量子メモリを制御するための追加の自由度として、事前に作成したマクロスピンコヒーレンスを利用する。 一般化された非局所スペクトルインピーダンス整合条件下での2色場の効率的な放出と吸収を予測できるメモリの運動方程式を導出し、単一のモードの場合でよく知られた条件に還元する。 これらの方程式は、制御されたスピンコヒーレンスが放射されるスペクトルモードを結合するキャビティアシスト量子メモリの新たな動作機構を明らかにする。 その結果,このプロトコルの時間可逆性はキュービット状態の完全変換を提供する一方で,任意の周波数ビン光量子ビットを単純なラジオ周波数回転を用いて決定的に合成する。 本研究は,光量子ビットのスペクトル符号化に基づく量子ネットワークのための基本信号処理と量子ストレージの統合プラットフォームを構築した。

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