Sequential generation of multiphoton entanglement with a Rydberg superatom
Sequential generation of multiphoton entanglement with a Rydberg superatom
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与里德伯超原子连续产生多光子纠缠
DOI：
10.1038/s41566-022-01054-3
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发表时间：
2021-12
期刊：
影响因子：
35
通讯作者：
Jian-Wei Pan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chao-Wei Yang;Yong Yu;Jun Li;Bo Jing;Xiao-Hui Bao;Jian-Wei Pan
多量子比特纠缠是量子信息科学不可缺少的资源。特别是，由于光子纠缠在基于测量的量子计算、通信和计量学中的意义，它在概念上是有意义的。传统的自发参数下转换方法已经证明了多达12个光子的纠缠，但其概率性质阻碍了这一方法的实现。在这里，我们实验演示了一种利用里德堡超原子产生多光子的有效方法，里德堡超原子是里德堡封锁下的介观原子系综。利用它作为一个有效的单光子接口，我们迭代了光子产生过程，该过程产生了一串纠缠在时间轴自由度中的单光子。光子关联证实了多达六个量子比特的纠缠。探测一个光子的总效率为9.4%。在修正了测量效率低下的情况下，我们得到了27%的标度因子，超过了以往的结果，为更大范围的光子纠缠铺平了道路。
Multiqubit entanglement is an indispensable resource for quantum information science. In particular, the entanglement of photons is of conceptual interest due to its implications in measurement-based quantum computing, communication and metrology. The traditional way of spontaneous parametric downconversion already demonstrates the entanglement of up to a dozen photons but is hindered by its probabilistic nature. Here we experimentally demonstrate an efficient approach for multiphoton generation with a Rydberg superatom, a mesoscopic atomic ensemble under Rydberg blockade. Using it as an efficient single-photon interface, we iterate the photon creation process that gives rise to a train of single photons entangled in the time-bin degree of freedom. Photon correlations verify entanglement up to six qubits. The overall efficiency to detect one photon is 9.4%. After correcting the measurement inefficiencies, we obtain a scaling factor of 27%, surpassing previous results and paving the way for larger-scale photonic entanglement.
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