1Clarendon Laboratory, Department of Physics, University of Oxford, Oxford OX1 3PU, VK
2Russian Quantum Center, 100 Novaya St., Skolkovo, Moskou 143025
3Pedagogische Staatsuniversiteit van Moskou, M. Pirogovskaya Street 29, Moskou 119991, Rusland
4Moskou Instituut voor Fysica en Technologie, 141700 Dolgoprudny
5Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, DK-2100 Kopenhagen, Denemarken
6Imperial College London, Exhibition Road, Londen, SW7 2AZ, VK
7PN Lebedev Physics Institute, Leninskiy prospect 53, Moskou 119991, Rusland
Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.
Abstract
De meest gebruikte methode voor het coderen van kwantuminformatie in optische qubits is tegenwoordig de dual-rail-basis, vaak uitgevoerd door de polarisatie van een enkel foton. Aan de andere kant koppelen veel stationaire dragers van kwantuminformatie - zoals atomen - aan licht via de single-rail codering waarin de qubit is gecodeerd in het aantal fotonen. Als zodanig is onderlinge omzetting tussen de twee coderingen van het grootste belang om samenhangende kwantumnetwerken te bereiken. In dit artikel demonstreren we dit door een verstrengelde bron tussen de twee coderingen te genereren en deze te gebruiken om een dual-rail qubit naar zijn single-rail tegenhanger te teleporteren. Dit werk completeert de set tools die nodig is voor de onderlinge omzetting tussen de drie primaire coderingen van de qubit op optisch gebied: single-rail, dual-rail en continu-variabel.
Uitgelichte afbeelding: experimentele opstelling
Populaire samenvatting
► BibTeX-gegevens
► Referenties
[1] Reed W Andrews, Robert W Peterson, Tom P Purdy, Katarina Cicak, Raymond W Simmonds, Cindy A Regal en Konrad W Lehnert. Bidirectionele en efficiënte conversie tussen microgolf- en optisch licht. Nature Physics, 10 (4): 321, 2014. 10.1038 / nphys2911.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2911
[2] Markus Aspelmeyer, Tobias J Kippenberg en Florian Marquardt. Holte-optomechanica. Recensies van moderne fysica, 86 (4): 1391, 2014. 10.1103 / RevModPhys.86.1391.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1391
[3] David Awschalom, Karl K. Berggren, Hannes Bernien, Sunil Bhave, Lincoln D. Carr, Paul Davids, Sophia E.Economou, Dirk Englund, Andrei Faraon, Martin Fejer, Saikat Guha, Martin V. Gustafsson, Evelyn Hu, Liang Jiang, Jungsang Kim, Boris Korzh, Prem Kumar, Paul G. Kwiat, Marko Lončar, Mikhail D.Lukin, David AB Miller, Christopher Monroe, Sae Woo Nam, Prineha Narang, Jason S. Orcutt, Michael G. Raymer, Amir H.Safavi -Naeini, Maria Spiropulu, Kartik Srinivasan, Shuo Sun, Jelena Vučković, Edo Waks, Ronald Walsworth, Andrew M. Weiner en Zheshen Zhang. Ontwikkeling van kwantumverbindingen (quics) voor de volgende generatie informatietechnologieën. PRX Quantum, 2: 017002, februari 2021. 10.1103 / PRXQuantum.2.017002.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.017002
[4] SA Babichev, J Ries en AI Lvovsky. Kwantumschaar: teleportatie van single-mode optische toestanden door middel van een niet-lokaal enkel foton. EPL (Europhysics Letters), 64 (1): 1, 2003. 10.1209 / epl / i2003-00504-y.
https: / / doi.org/ 10.1209 / epl / i2003-00504-y
[5] Stefanie Barz, Gunther Cronenberg, Anton Zeilinger en Philip Walther. Aangekondigde generatie van verstrengelde fotonparen. Nature Photonics, 4 (8): 553, 2010. 10.1038 / nphoton.2010.156.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2010.156
[6] Charles H Bennett, Gilles Brassard, Claude Crépeau, Richard Jozsa, Asher Peres en William K Wootters. Een onbekende kwantumtoestand teleporteren via dubbele klassieke en Einstein-Podolsky-Rosen-kanalen. Phys. Rev. Lett., 70: 1895-1899, maart 1993. 10.1103 / PhysRevLett.70.1895.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.70.1895
[7] Dominic W. Berry, AI Lvovsky en Barry C. Sanders. Interconvertibiliteit van optische qubits met één rail. Opt. Lett., 31 (1): 107-109, januari 2006. 10.1364 / OL.31.000107.
https: / / doi.org/ 10.1364 / OL.31.000107
[8] Samuel L Braunstein en H Jeff Kimble. A posteriori teleportatie. Nature, 394 (6696): 840, 1998. https: / / doi.org/ 10.1038 / 29674.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 29674
[9] Samuel L Braunstein en A Mann. Meting van de Bell-operator en kwantumteleportatie. Physical Review A, 51 (3): R1727, 1995. 10.1103 / PhysRevA.51.R1727.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.51.R1727
[10] Luo-Kan Chen, Hai-Lin Yong, Ping Xu, Xing-Can Yao, Tong Xiang, Zheng-Da Li, Chang Liu, He Lu, Nai-Le Liu, Li Li, et al. Experimentele geneste zuivering voor een lineaire optische kwantumrepeater. Nature Photonics, 11 (11): 695, 2017 / s10.1038-41566-017-0010.
https://doi.org/10.1038/s41566-017-0010-6
[11] David Drahi. Op weg naar praktische toepassingen van kwantumoptica. Proefschrift, Universiteit van Oxford, 2019.
[12] Jaromír Fiurášek. Onderlinge omzetting tussen fotonische qubits met enkele en dubbele rails. Phys. Rev.A, 95: 033802, maart 2017. 10.1103 / PhysRevA.95.033802.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.033802
[13] Christopher C Gerry, A Benmoussa en RA Campos. Quantum niet-afbraakmeting van pariteit en generatie van pariteitseigentoestanden in optische velden. Physical Review A, 72 (5): 053818, 2005. 10.1103 / PhysRevA.72.053818.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.053818
[14] Daniel Gottesman, Alexei Kitaev en John Preskill. Codering van een qubit in een oscillator. Phys. Rev. A, 64: 012310, juni 2001. 10.1103 / PhysRevA.64.012310.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.012310
[15] Hyunseok Jeong, Alessandro Zavatta, Minsu Kang, Seung-Woo Lee, Luca S Costanzo, Samuele Grandi, Timothy C Ralph en Marco Bellini. Genereren van hybride verstrengeling van licht. Nature Photonics, 8 (7): 564, 2014. 10.1038 / nphoton.2014.136.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2014.136
[16] Yoon-Ho Kim, Sergei P Kulik, Maria V Chekhova, Warren P Grice en Yanhua Shih. Experimentele verstrengelingconcentratie en universele Bell-state synthesizer. Phys. Rev. A, 67: 010301, jan. 2003. 10.1103 / PhysRevA.67.010301.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.010301
[17] Ranjeet Kumar, Erick Barrios, Andrew MacRae, E Cairns, EH Huntington en AI Lvovsky. Veelzijdige breedband gebalanceerde detector voor kwantumoptische homodyne tomografie. Optics Communications, 285 (24): 5259-5267, 2012. 10.1016 / j.optcom.2012.07.103.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.optcom.2012.07.103
[18] Paul G Kwiat, Philippe H Eberhard, Aephraim M Steinberg en Raymond Y Chiao. Voorstel voor een ongelijkheidsexperiment zonder mazen in de wet. Physical Review A, 49 (5): 3209, 1994. 10.1103 / PhysRevA.49.3209.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.49.3209
[19] AI Lvovsky. Iteratieve reconstructie met maximale waarschijnlijkheid in kwantumhomodyne tomografie. Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics, 6 (6): S556, 2004. 10.1088 / 1464-4266 / 6/6/014.
https://doi.org/10.1088/1464-4266/6/6/014
[20] Alexander Lvovsky. Kwantumfysica: een inleiding op basis van fotonen. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2018. ISBN 978-3-662-56584-1.
[21] Alexander I Lvovsky, Hauke Hansen, T Aichele, O Benson, J Mlynek en S Schiller. Kwantumtoestandreconstructie van de enkel-foton Fock-toestand. Physical Review Letters, 87 (5): 050402, 2001. 10.1103 / PhysRevLett.87.050402.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.87.050402
[22] Alexander I Lvovsky, Barry C Sanders en Wolfgang Tittel. Optisch kwantumgeheugen. Natuurfotonica, 3 (12): 706, 2009. 10.1038 / nphoton.2009.231.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2009.231
[23] AV Masalov, A Kuzhamuratov en AI Lvovsky. Ruisspectra in gebalanceerde optische detectoren op basis van transimpedantieversterkers. Beoordeling van wetenschappelijke instrumenten, 88 (11): 113109, 2017 / 10.1063.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5004561
[24] Olivier Morin, Kun Huang, Jianli Liu, Hanna Le Jeannic, Claude Fabre en Julien Laurat. Op afstand creëren van hybride verstrengeling tussen deeltjesachtige en golfachtige optische qubits. Nature Photonics, 8 (7): 570, 2014. 10.1038 / nphoton.2014.137.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2014.137
[25] Markus Müller, Samir Bounouar, Klaus D Jöns, M Glässl en P Michler. On-demand generatie van niet te onderscheiden polarisatie-verstrengelde fotonparen. Nature Photonics, 8 (3): 224, 2014. 10.1038 / nphoton.2013.377.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2013.377
[26] Jian-Wei Pan, Sara Gasparoni, Markus Aspelmeyer, Thomas Jennewein en Anton Zeilinger. Experimentele realisatie van het vrijelijk verspreiden van geteleporteerde qubits. Nature, 421 (6924): 721, 2003. 10.1038 / nature01412.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature01412
[27] Stefano Pirandola, Jens Eisert, Christian Weedbrook, Akira Furusawa en Samuel L. Braunstein. Vooruitgang in kwantumteleportatie. Natuurfotonica, 9 (10): 641, 2015. 10.1038 / nphoton.2015.154.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2015.154
[28] TC Ralph, AP Lund en HM Wiseman. Adaptieve fasemetingen in lineaire optische kwantumberekeningen. Journal of Optics B: Quantum and Semiclassical Optics, 7 (10): S245, 2005. 10.1088 / 1464-4266 / 7/10/007.
https://doi.org/10.1088/1464-4266/7/10/007
[29] Cass A Sackett, David Kielpinski, Brian E King, Christopher Langer, Volker Meyer, Christopher J Myatt, M Rowe, QA Turchette, Wayne M Itano, David J Wineland, et al. Experimentele verstrengeling van vier deeltjes. Nature, 404 (6775): 256, 2000 / 10.1038.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 35005011
[30] Demid V Sychev, Alexander E Ulanov, Egor S Tiunov, Anastasia A Pushkina, A Kuzhamuratov, Valery Novikov en AI Lvovsky. Verstrengeling en teleportatie tussen polarisatie en golfachtige coderingen van een optische qubit. Nature Communications, 9 (1): 3672, 2018 / s10.1038-41467-018-x.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-018-06055-x
[31] Pierre Vernaz-Gris, Kun Huang, Mingtao Cao, Alexandra S Sheremet en Julien Laurat. Zeer efficiënt kwantumgeheugen voor polarisatie-qubits in een ruimtelijk gemultiplexte koude atomaire ensemble. Nature Communications, 9 (1): 363, 2018 / s10.1038-41467-017-02775.
https://doi.org/10.1038/s41467-017-02775-8
[32] Claudia Wagenknecht, Che-Ming Li, Andreas Reingruber, Xiao-Hui Bao, Alexander Goebel, Yu-Ao Chen, Qiang Zhang, Kai Chen en Jian-Wei Pan. Experimentele demonstratie van een aangekondigde bron van verstrikking. Nature Photonics, 4 (8): 549, 2010. 10.1038 / nphoton.2010.123.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2010.123
Geciteerd door
[1] Sergei Slussarenko en Geoff J. Pryde, "Photonic quantum information processing: A beknopt overzicht", Technische Natuurkunde Recensies 6 4, 041303 (2019).
[2] AI Lvovsky, Philippe Grangier, Alexei Ourjoumtsev, Valentina Parigi, Masahide Sasaki en Rosa Tualle-Brouri, "Productie en toepassingen van niet-Gaussische kwantumtoestanden van licht", arXiv: 2006.16985.
[3] Shuro Izumi, Jonas S. Neergaard-Nielsen en Ulrik L. Andersen, "Tomografie van een feedbackmeting met fotondetectie", Fysieke beoordelingsbrieven 124 7, 070502 (2020).
[4] Kao-Fang Chang, Ta-Pang Wang, Chun-Yi Chen, Yi-Hsin Chen, Yu-Sheng Wang, Yong-Fan Chen, Ying-Cheng Chen en Ite A. Yu, "Low-loss high- getrouwe frequentiebundelsplitser met instelbare splitsingsverhouding op basis van elektromagnetisch geïnduceerde transparantie ”, Physical Review Onderzoek 3 1, 013096 (2021).
[5] Seongjeon Choi, Seok-Hyung Lee en Hyunseok Jeong, "Verliestolerante transmissie van multifoton-qubit-informatie via hybride verstrengeling", arXiv: 2003.07044.
[6] Seongjeon Choi, Seok-Hyung Lee en Hyunseok Jeong, "Teleportatie van een multifoton-qubit met behulp van hybride verstrengeling met een verlies-tolerante carrier-qubit", Fysieke beoordeling A 102 1, 012424 (2020).
[7] Sh. V. Egamov, AM Khidirov, Kh. O. Urinov en Kh. A. Zhumanov, "Waveguide Logic Gates for Magneto-optische Qubits", Technische fysica Letters 46 10, 947 (2020).
Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2021-03-23 09:49:58). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.
Kon niet ophalen Door Crossref geciteerde gegevens tijdens laatste poging 2021-03-23 09:49:56: kon niet geciteerde gegevens voor 10.22331 / q-2021-03-23-416 niet ophalen van Crossref. Dit is normaal als de DOI recent is geregistreerd.
Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.
Coinsmart. Beste Bitcoin-beurs in Europa
Bron: https://quantum-journal.org/papers/q-2021-03-23-416/
