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未来量子互联网技术面临的一个关键挑战是连接大都市规模的量子处理器。本文,我们报告了相隔 10 公里的两个独立运行的量子网络节点之间的预示纠缠。两个承载金刚石自旋量子比特的节点通过部署的 25 公里光纤与中点站相连。我们通过将量子比特原生光子量子频率转换为电信 L 波段,并将链路嵌入可扩展的相位稳定架构中,从而使用抗损失的单击纠缠协议,将光纤光子损耗的影响降至最低。通过充分利用网络链路的全部预示能力以及长寿命量子比特的实时反馈逻辑,我们展示了在节点上传递预定义的纠缠态,而不管预示检测模式如何。我们的架构解决了关键的扩展挑战并与不同的量子比特系统兼容,为探索大都市规模的量子网络建立了一个通用平台。
van der waals工程是一种通过堆叠二维材料来调节材料特性的技术,并且已用于从超导性到分数量子异常霍尔效应的应用中。这项研究成功的关键在于创新的堆叠技术,该技术以垂直角度堆叠两个超薄的Nbocl2,以实现极化纠缠 - 量子计算的基本要求。根据团队的说法,极化 - 纠缠的光子对一直是量子光学实验的基础,但通常需要使用较大和较大的材料。通过范德华工程,可以在没有这些大型设备的情况下生成极化的光子。
自由空间量子通信的研究需要量子信息的工具 - 光学和湍流理论。在这里,我们结合了这些工具,以通过自由空间链接绑定钥匙和纠缠分布的最终速率,在这种链接中,量子系统的传播通常会受到差异,大气消灭,湍流,指向误差和背景噪声的影响。除了建立最终限制外,我们还表明,可通过合适的(试点引导和后选择的)相干状态协议可以实现的可组合秘密键,可以很好地接近这些限制,因此显示了自由空间通道对高率量子密钥分布的适用性。我们的工作提供了分析工具,可在一般条件下评估相干国家协议的合成大小的安全性,从稳定的通道的标准假设(作为典型的基于纤维的连接)到更具挑战性的褪色通道的更具挑战性(作为自由空间链接中的典型情况)。
纠缠是量子力学的一个关键特征 1–3 ,在计量学、密码学、量子信息和量子计算 4–8 等领域有应用。纠缠已在从微观 9–13 到宏观 14–16 的各种系统和长度尺度中被观察到。然而,在可访问的最高能量尺度上,纠缠仍然基本上未被探索。这里,我们报告了在大型强子对撞机产生的顶-反顶夸克事件中对纠缠的最高能量观测,使用由 ATLAS 实验记录的质子-质子碰撞数据集,其质心能量为 √ s = 13 TeV,积分光度为 140 倒数飞靶 (fb) −1。自旋纠缠是通过测量单个可观测量 D 检测到的,D 是由带电轻子在其母顶夸克和反顶夸克静止框架中的夹角推断出来的。可观测量是在顶夸克-反顶夸克产生阈值附近的一个狭窄区间内测量的,在此区间内纠缠检测预计会很显著。它是在一个用稳定粒子定义的基准相空间中报告的,以尽量减少因蒙特卡洛事件生成器和部分子簇射模型在模拟顶夸克对产生方面的局限性而产生的不确定性。当 m 340 GeV < < 380 GeV tt 时,纠缠标记测得为 D = −0.537 ± 0.002(统计)± 0.019(系统)。观测结果与没有纠缠的情况相差超过 5 个标准差,因此这是首次观察到夸克对中的纠缠,也是迄今为止最高能量的纠缠观测。
格林伯格-霍恩-泽林格 (GHZ) 态 [1],也称为二组分薛定谔猫,在量子物理学的基础中发挥着至关重要的作用,更重要的是,它在容错量子计算等未来量子技术中起着重要作用 [2,3]。扩大 GHZ 态的尺寸和相干控制对于在高级计算任务中利用纠缠具有实际优势至关重要,但不幸的是,这带来了巨大的挑战,因为 GHZ 态易受噪声影响 [4,5]。在本文中,我们提出了一种创建、保存和操纵大规模 GHZ 纠缠的通用策略,并演示了一系列以高保真数字量子电路为基础的实验。对于初始化,我们采用可扩展协议来创建最多 60 个量子比特的真正纠缠的 GHZ 态,几乎是之前大小记录的两倍 [6]。为了实现保护,我们以全新的视角看待离散时间晶体 (DTC) [ 7 – 16 ],最初用于探索奇异的非平衡量子物质,并将 GHZ 状态嵌入到定制的猫疤痕 DTC [ 17 ] 的特征态中,以延长其寿命。为了实现操控,我们使用原位量子门切换 DTC 特征态,以修改 GHZ 保护的有效性。我们的发现为实现大规模纠缠的相干操作开辟了一条可行的途径,并进一步强调超导处理器是探索非平衡量子物质和新兴应用的有前途的平台。
Greenberger-Horne-Zeilinger(GHz)状态[1],也称为两个组成型Schr odinger猫,在量子物理学的基础上起着至关重要的作用,更具吸引力的将来的量子技术,例如容差量子量计算[2,3]。大小的扩大和GHz状态的连贯控制对于利用具有实际优势的先进计算任务中的纠缠至关重要,不幸的是,由于GHz国家容易受到噪声的攻击,这构成了巨大的挑战[4,5]。在这里,我们提出了一种一般策略,以创建,保存和操纵大规模的GHZ纠缠,并展示一系列由高层数字量子电路强调的经验。为初始化,我们采用可扩展协议来创建具有多达60个QUAT的真正纠缠的GHz状态,几乎使先前的大小记录翻了一番[6]。为了保护,我们对离散时间晶体(DTC)[7-16]采取了新的视角,最初是用于探索异国情调的非平衡量子问题,并将GHz状态嵌入量身定制的猫疤痕DTC [17]的特征状态[17]以延长其寿命。进行操作,我们用原位量子门切换DTC本征态以修改GHz保护的效果。我们的发现为大规模纠缠建立了一条可行的途径,并进一步强调了超导处理器,作为探索非平衡量子问题和新兴应用的有希望的平台。
用于量子纠缠和量子逻辑操作的自旋 - 光子接口该项目旨在控制最基本层面的光与物质之间的相互作用:Qubits。为此,我们最近在单个材料值(单电荷的旋转)和单个光子量子位(单个光子的极化)之间开发了有效的界面。我们的界面使用半导体孔携带的自旋量子置量位,限制在纳米尺度的INAS量子点(QD)中,确定性地耦合到电触发的微型腔。正如我们所证明的那样,这种QD-腔结构反映的光子经历了其极化的极化旋转,顺时针或逆时针,这取决于旋转状态(见图1。使用确定性耦合的自旋光子接口2和极化状态层析成像实验3,我们实现了光子极化状态的完整逆转,由单个旋转4控制。最近,我们使用单个光子5证明了单个旋转的光学探测。在这样的实验中,每个检测到的光子都会在拟议的实习和以下博士学位论文提供的旋转量子量量子上进行测量反作用,我们希望探索此类自旋光子接口的观点以获取量子信息。最终的目标是展示新形式的自旋 - 光子纠缠和光子 - 光子纠缠,并发展由自旋 - 光子相互作用介导的逻辑门。在途中,我们还将执行基本的量子测量,并研究自旋及其固态基质之间的相互作用。C2N组的所有技术,实验和理论专业知识都将成功地领导该项目。我们欢迎具有质量物理,光学和/或固态物理学背景优秀背景的高度动力申请人,并且对理论和数值模拟有品味。
Belle II 物理范围远远超出了 B 物理和 CPV:Charm、tau、精密 EW、夸克偶素物理、暗区搜索等。请参阅《Belle II 物理学书》,arXiv:1808.10567,689 页。注意:提出了使用 Tau 介子的量子测试(arXiv:2311.17555),但今天不会讨论。
我喜欢从另一个角度来思考:用 Van Raamsdonk [1] 的话来说,纠缠是时空的结构。当你纠缠单个量子比特时,你就创建了一个二维网络,类似于引力理论中时空内部如何从纠缠边界中出现。在这种全息方法中,纠缠生成时空的几何形状,而不是坍缩空间或时间。同时,纠缠是检测相变或诊断意外现象(如纠缠不对称和量子姆潘巴效应)的基本工具 [2,3]。此外,纠缠构建的几何形状可用于量子信息科学的应用。例如,如果爱丽丝拥有一个特殊用途的设备来准备她最喜欢的状态,她可以通过量子网络将其量子传送到几个遥远的地方 [4]。根据这个观点,纠缠不仅构建了地铁系统的轨道,而且还充当了将信息从一个车站传送到另一个车站的火车。