量子通信基于量子态的生成和量子资源在通信协议中的利用。目前,光子被认为是信息的最佳载体,因为它们能够实现长距离传输,具有抗退相干性,而且相对容易创建和检测。纠缠是量子通信和信息处理的基本资源,对量子中继器尤为重要。超纠缠是一种各方同时与两个或多个自由度 (DoF) 纠缠的状态,它提供了一种重要的额外资源,因为它可以提高数据速率并增强错误恢复能力。然而,在光子学中,处理线性元素时,信道容量(即最终吞吐量)从根本上受到限制。我们提出了一种使用超纠缠态实现更高量子通信传输速率的技术,该技术基于在单个光子上多路复用多个 DoF,传输光子,并最终在目的地使用贝尔态测量将 DoF 解复用为不同的光子。按照我们的方案,只需发送一个光子即可生成两个纠缠的量子比特对。提出的传输方案为具有更高传输速率和对可扩展量子技术的精细控制的新型量子通信协议奠定了基础。
摘要 大多数用于产生纠缠和实际应用的量子系统都与环境不隔离,因此容易受到噪声的影响。两个系统之间在多个自由度上的纠缠被称为超纠缠,与传统纠缠态相比,它具有某些优势,包括对噪声的鲁棒性。量子照明、成像和通信方案涉及从一对纠缠光子中发送一个光子并保留另一个光子,通常只涉及将信号光子暴露在环境噪声中。噪声的破坏性会降低纠缠和其他相关性,而这些相关性对于许多此类应用至关重要。在本文中,我们研究了在噪声相互作用中使用某些路径偏振超纠缠态中的光子对的优势,其中只有一条路径中的光子受到噪声的影响。我们对这种噪声进行建模,并研究噪声对超纠缠光子中存在的相关性的影响。采用纠缠负性、纠缠见证和贝尔非局域性三种不同的方法来展示路径极化超纠缠探测态对噪声的弹性。
PI 量子科学战略计划 GDZX2404004,广东,2024-11 至 2027-10,600,000 CNY 利用超冷原子对物质拓扑态的量子模拟:相互作用和有限温度效应的相互作用 PI@SZRI 空间科学与应用 JC1-0003,中国载人航天工程,2024-09-1 至 2027-08-31,≈ 2,800,000 CNY 微重力条件下相互作用冷原子系统的非厄米量子模拟
超冷极性分子在量子模拟、计量和信息处理方面具有巨大潜力,因为它们具有强电偶极 (ED) 相互作用,这种相互作用既长距离,又各向异性,更重要的是,可调 [1 – 16] 。将它们用于这些目标的必要条件是能够利用其固有的 ED 相互作用来创建高度纠缠和长寿命的分子状态,这些状态对环境退相干具有鲁棒性,例如用于增强传感的自旋压缩态 [17 – 19] ,或用于基于测量的量子计算的簇状态 [20 – 25] 。到目前为止,简单的双碱分子(如 KRb)的旋转态已被提议作为编码量子比特的主要主力和自然自由度 [1 – 12] 。这是因为长寿命旋转态可以通过长程电致发光相互作用直接耦合,并由微波 (mw) 场操纵 [26,27] 。然而,旋转态具有重要的局限性,阻碍了它们用于纠缠生成:(1) 在不同旋转状态下制备的超冷分子通常会经历不同的捕获势,因此容易受到不良退相干的影响,导致相干时间短 [28 – 30] ; (2) 多体哈密顿参数的微调需要使用强大且控制良好的直流电场 E [1,11] 。由于这些场需要时间来切换和变化,因此使用旋转态之间的长程电致发光相互作用按需生成纠缠仍然是一项重大的实验挑战。为了克服这些重要的限制,我们在此提出利用超冷极性分子中可访问的更大的内部能级集,其中包括核和/或电子自旋能级以及它们的旋转结构。总的来说,这些能级可以用作按需纠缠生成的强大资源。通过将有效自旋-1 = 2 编码为一组核自旋和旋转分子能级,我们利用了长
超冷极性分子在量子模拟、计量和信息处理方面具有巨大潜力,因为它们具有强电偶极 (ED) 相互作用,这种相互作用既长距离,又各向异性,更重要的是,可调 [1 – 16] 。将它们用于这些目标的必要条件是能够利用其固有的 ED 相互作用来创建高度纠缠和长寿命的分子状态,这些状态对环境退相干具有鲁棒性,例如用于增强传感的自旋压缩态 [17 – 19] ,或用于基于测量的量子计算的簇状态 [20 – 25] 。到目前为止,简单的双碱分子(如 KRb)的旋转态已被提议作为编码量子比特的主要主力和自然自由度 [1 – 12] 。这是因为长寿命旋转态可以通过长程电致发光相互作用直接耦合,并由微波 (mw) 场操纵 [26,27] 。然而,旋转态具有重要的局限性,阻碍了它们用于纠缠生成:(1) 在不同旋转状态下制备的超冷分子通常会经历不同的捕获势,因此容易受到不良退相干的影响,导致相干时间短 [28 – 30] ; (2) 多体哈密顿参数的微调需要使用强大且控制良好的直流电场 E [1,11] 。由于这些场需要时间来切换和变化,因此使用旋转态之间的长程电致发光相互作用按需生成纠缠仍然是一项重大的实验挑战。为了克服这些重要的限制,我们在此提出利用超冷极性分子中可访问的更大的内部能级集,其中包括核和/或电子自旋能级以及它们的旋转结构。总的来说,这些能级可以用作按需纠缠生成的强大资源。通过将有效自旋-1 = 2 编码为一组核自旋和旋转分子能级,我们利用了长
摘要 量子信息平台在多体纠缠控制和量子纠错实现方面取得了巨大进展,但在同一装置中实现这两项任务仍然是一个挑战。本文,我们提出将两种超冷原子混合作为具有长距离纠缠门的通用量子计算平台,同时为量子纠错提供天然候选方案。在提出的装置中,一种原子实现长度可调的局部集体自旋,这构成了信息的基本单位。第二种原子产生声子激发,用于纠缠集体自旋。最后,我们讨论了有限维版本的 Gottesman–Kitaev–Preskill 代码,以保护集体自旋中编码的量子信息,为在超冷原子系统中实现通用容错量子计算开辟了可能性。
发表的论文,演讲结果:(国际会议的论文)•Kouki Otuka,Shingo Haruna,Yasumasa hasegawa,Hirono Kaneeyasu,“自旋敏感性和野外诱导的非独立超级负责性手性稳定性”,JPS。proc。:第29届低温物理国际会议论文集(LT29)38(1)011058-1-6(2023)。(由国内研究协会等发表的论文等)•iWamoto mutsuo,Isai Kouki,Haruna Shingo,Haruna Shingo,Kaneyasu Hirono,“连接系统中不均匀超导性的磁场引起的磁场引起的历史现象,”,由日本物理学学会提出,”•Haruna Shingo,Ogita Saiki,Nomura Takuji,Kaneyasu Hirono,“通过顶点校正UTE2扰动的超级传导稳定,UTE2中的现场排斥,”,日本物理学学会的收听摘要78(2)(2023)(2023)。(其他)•Koki Doi,Mutsuki Iwamoto,Shingo Haruna,Hirono Kaneeyasu,“超导体交界处的野外诱导的手性状态的滞后”,第10个国际f-召开的国际工场,关于F-Electrons的双重性质(Percter Rectorns off-Electrons tector)。
摘要:纠缠态的分布是许多量子信息处理协议中至关重要的关键任务。一种常用的量子态分布设置设想在一个位置创建状态,然后通过一些量子通道将其发送到(可能不同的)远程接收器。虽然毫无疑问,也许直观地预料到,纠缠量子态的分布效率低于乘积态,但尚未对这种低效率(即纠缠态和分解态的量子态传输保真度之间的差异)进行彻底的量化。为此,在这项工作中,我们考虑了 n 个独立的振幅衰减通道,它们并行作用,即每个通道局部作用于 n 个量子比特状态的一部分。我们推导出了在初始状态存在纠缠的情况下,最多四个量子比特的乘积态保真度降低的精确分析结果。有趣的是,我们发现真正的多部分纠缠对保真度的影响比双量子比特纠缠更大。我们的结果暗示了这样一个事实:对于更大的 n 量子比特状态,产品状态和纠缠状态之间的平均保真度差异会随着单量子比特保真度的增加而增加,从而使后者成为不太值得信赖的品质因数。