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固有の核レジスターに強く結合した単一のスピン-光子界面を使用した多次元クラスター状態

Cathryn P. Michaels、JesúsArjonaMartínez、Romain Debroux、Ryan A. Parker、Alexander M. Stramma、Luca I. Huber、Carola M. Purser、MeteAtatüre、Dorian A. Gangloff

キャベンディッシュ研究所、ケンブリッジ大学、JJトムソンアベニュー、ケンブリッジ、CB3 0HE、英国

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抽象

フォトニッククラスター状態は、測定ベースの量子コンピューティングと損失耐性のある量子通信のための強力なリソースです。 多次元格子クラスター状態を生成する提案は、結合されたスピン-光子界面、スピン-アンシラシステム、および光フィードバックメカニズムを潜在的なスキームとして特定しました。 これらに続いて、核レジスターに強く結合された単一の効率的なスピン-光子界面を使用した多次元格子クラスター状態の生成を提案します。 私たちのスキームは、接触超微細相互作用を利用して、界面スピンと局所核レジスターの間の普遍的な量子ゲートを可能にし、スピン-光子界面を介して結果として生じるエンタングルメントを光子に注ぎ込みます。 いくつかの量子エミッターの中で、ナノフォトニック構造に結合されたダイヤモンドのシリコン29空孔中心が、このスキームの光学品質とスピンコヒーレンスの適切な組み合わせを持っていることを確認します。 このシステムを使用すると、現在実現されている実験性能と実行可能な技術的オーバーヘッドの下で、下限忠実度2、繰り返し率5kHzの0.5×65サイズのクラスター状態が達成可能であることを数値で示します。 現実的なゲートの改善により、100光子のクラスター状態が実験範囲内に収まります。

複数の絡み合った光子で構成される量子状態は、堅牢な通信と計算タスクの実装の両方にとって、量子コンピューティングネットワークの重要なリソースです。 エンタングルメントが多次元であるフォトニッククラスター状態は、ユニバーサル量子プロトコルに必要です。 このようなクラスター状態は、非常に効率的な単一光子源から、別個のエミッター間またはローカルスピン間の絡み合うゲートとともに取得できます。 光子の多次元クラスター状態を作成するために、固有の核スピンに強く結合された単一のダイヤモンドカラーセンターに自然に利用可能な多次元エンタングルメントを使用することを提案します。 私たちのシミュレーションは、100光子クラスター状態が達成可能な実験パラメーター内で実現可能であることを示しています。

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によって引用

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上記の引用は SAO / NASA ADS (最後に正常に更新された2021-10-23 14:31:01)。 すべての出版社が適切で完全な引用データを提供するわけではないため、リストは不完全な場合があります。

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

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