जेफिरनेट लोगो

एक एकल स्पिन-फोटॉन इंटरफ़ेस का उपयोग करते हुए बहुआयामी क्लस्टर राज्यों को एक आंतरिक परमाणु रजिस्टर के साथ मजबूती से जोड़ा जाता है

दिनांक:


कैथरीन पी. माइकल्स, जेसुस अर्जोना मार्टिनेज, रोमेन डेब्रोक्स, रयान ए. पार्कर, अलेक्जेंडर एम. स्ट्रैमा, लुका आई. ह्यूबर, कैरोला एम. पर्सर, मेटे अतातुरे, और डोरियन ए. गैंग्लॉफ़

कैवेंडिश प्रयोगशाला, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय, जे जे थॉमसन एवेन्यू, कैम्ब्रिज, CB3 0HE, यूके

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सार

फोटोनिक क्लस्टर राज्य माप-आधारित क्वांटम कंप्यूटिंग और हानि-सहिष्णु क्वांटम संचार के लिए एक शक्तिशाली संसाधन हैं। बहु-आयामी जाली क्लस्टर राज्यों को उत्पन्न करने के प्रस्तावों ने संभावित योजनाओं के रूप में युग्मित स्पिन-फोटॉन इंटरफेस, स्पिन-एन्सिला सिस्टम और ऑप्टिकल फीडबैक तंत्र की पहचान की है। इनके बाद, हम एक एकल, कुशल स्पिन-फोटॉन इंटरफ़ेस का उपयोग करके बहु-आयामी जाली क्लस्टर राज्यों की पीढ़ी का प्रस्ताव करते हैं जो एक परमाणु रजिस्टर के लिए दृढ़ता से युग्मित होते हैं। हमारी योजना इंटरफ़ेस स्पिन और एक स्थानीय परमाणु रजिस्टर के बीच सार्वभौमिक क्वांटम गेट्स को सक्षम करने के लिए संपर्क हाइपरफाइन इंटरैक्शन का उपयोग करती है और स्पिन-फोटॉन इंटरफ़ेस के माध्यम से फोटॉन के परिणामस्वरूप उलझाव को फ़नल करती है। कई क्वांटम उत्सर्जक के बीच, हम इस योजना के लिए ऑप्टिकल गुणवत्ता और स्पिन सुसंगतता के सही संयोजन के रूप में, एक नैनोफोटोनिक संरचना के साथ मिलकर हीरे में सिलिकॉन -29 रिक्ति केंद्र की पहचान करते हैं। हम संख्यात्मक रूप से दिखाते हैं कि इस प्रणाली का उपयोग करके 2 की निचली-बद्ध निष्ठा और 5 kHz की पुनरावृत्ति दर के साथ 0.5 × 65-आकार का क्लस्टर राज्य वर्तमान में महसूस किए गए प्रयोगात्मक प्रदर्शनों के तहत और व्यवहार्य तकनीकी ओवरहेड के साथ प्राप्त किया जा सकता है। यथार्थवादी गेट सुधारों ने प्रायोगिक पहुंच के भीतर 100-फोटॉन क्लस्टर राज्यों को रखा।

कई उलझे हुए फोटॉनों से बना क्वांटम राज्य क्वांटम कंप्यूटिंग नेटवर्क में एक महत्वपूर्ण संसाधन हैं, दोनों मजबूत संचार के लिए और कम्प्यूटेशनल कार्यों को लागू करने के लिए। फोटोनिक क्लस्टर बताता है कि जिसका उलझाव बहुआयामी है, सार्वभौमिक क्वांटम प्रोटोकॉल के लिए आवश्यक है। इस तरह के क्लस्टर राज्यों को अत्यधिक कुशल सिंगल-फोटॉन स्रोत से प्राप्त किया जा सकता है, साथ में अलग-अलग उत्सर्जक या स्थानीय स्पिन के बीच उलझने वाले द्वार। हम एक हीरे के रंग केंद्र के लिए स्वाभाविक रूप से उपलब्ध बहुआयामी उलझाव का उपयोग करने का प्रस्ताव करते हैं जो फोटॉन के बहु-आयामी क्लस्टर राज्यों को बनाने के लिए एक आंतरिक परमाणु स्पिन के साथ दृढ़ता से जुड़ा हुआ है। हमारे सिमुलेशन से पता चलता है कि 100-फोटॉन क्लस्टर राज्य प्राप्त करने योग्य प्रयोगात्मक मापदंडों के भीतर साकार करने योग्य हैं।

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द्वारा उद्धृत

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स्रोत: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-10-19-565/

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