Quantum controlled-phase-flip gate between a flying optical photon and a Rydberg atomic ensemble.
Quantum controlled-phase-flip gate between a flying optical photon and a Rydberg atomic ensemble.
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飞行光学光子和里德伯原子系综之间的量子控制相位翻转门
DOI：
10.1038/srep10005
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发表时间：
2015-05-12
影响因子：
4.6
通讯作者：
Gong SQ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hao YM;Lin GW;Xia K;Lin XM;Niu YP;Gong SQ
在一个飞行的光子量子比特和一个静止的原子量子比特之间的量子控制相位翻转（CPF）门可以允许量子网络中遥远的计算节点的链接。本文提出了一种基于腔输入-输出过程和里德伯阻塞的在飞行光子和原子系综之间实现量子CPF门的方案。当一个飞行的单光子脉冲被包含里德伯原子系综的腔反射时，暗共振和里德伯阻塞会导致光子脉冲产生条件相移，从而实现光子与原子系综之间的CPF门。在Rydberg阻塞相互作用的辅助下，我们的方案工作在N原子强耦合区，大大放宽了光腔中单原子与光子强耦合的要求。
Quantum controlled-phase-flip (CPF) gate between a flying photon qubit and a stationary atomic qubit could allow the linking of distant computational nodes in a quantum network. Here we present a scheme to realize quantum CPF gate between a flying optical photon and an atomic ensemble based on cavity input-output process and Rydberg blockade. When a flying single-photon pulse is reflected off the cavity containing a Rydberg atomic ensemble, the dark resonance and Rydberg blockade induce a conditional phase shift for the photon pulse, thus we can achieve the CPF gate between the photon and the atomic ensemble. Assisted by Rydberg blockade interaction, our scheme works in the N-atoms strong-coupling regime and significantly relaxes the requirement of strong coupling of single atom to photon in the optical cavity.
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