Highly-efficient quantum memory for polarization qubits in a spatially-multiplexed cold atomic ensemble.
Highly-efficient quantum memory for polarization qubits in a spatially-multiplexed cold atomic ensemble.
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高效的量子记忆，用于空间循环的冷原子合奏中的极化量值。
DOI：
10.1038/s41467-017-02775-8
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发表时间：
2018-01-25
影响因子：
16.6
通讯作者：
Laurat J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vernaz-Gris P;Huang K;Cao M;Sheremet AS;Laurat J
用于飞行光学量子比特的量子存储器是量子信息中广泛应用的关键推动者。一个关键的品质因数是整体存储和检索效率。到目前为止，尽管最近在光脉冲的高效存储方面取得了成就，但量子比特的存储效率有限。在这里，我们报告了一种用于极化量子比特的量子存储器，其结合了99%以上的平均条件保真度和68%左右的效率，从而展示了一种可逆的量子比特映射，其中检索到的信息多于丢失的信息。量子比特在单光子水平上用弱相干态编码，存储器基于铯原子的细长激光冷却系综中的电磁诱导透明性，空间复用用于双轨存储。这种实现方式在两个轨道上都保持了较高的光学深度，而不会在多路复用和存储效率之间折衷。我们的工作为未来量子网络功能和先进光子电路的测试提供了一个有效的节点。未来的量子网络将需要具有有效存储和检索能力的量子存储器。在这里，作者在高光深度、空间复用的冷原子系综中使用电磁诱导透明性来高效地存储和检索偏振量子比特。
Quantum memory for flying optical qubits is a key enabler for a wide range of applications in quantum information. A critical figure of merit is the overall storage and retrieval efficiency. So far, despite the recent achievements of efficient memories for light pulses, the storage of qubits has suffered from limited efficiency. Here we report on a quantum memory for polarization qubits that combines an average conditional fidelity above 99% and efficiency around 68%, thereby demonstrating a reversible qubit mapping where more information is retrieved than lost. The qubits are encoded with weak coherent states at the single-photon level and the memory is based on electromagnetically-induced transparency in an elongated laser-cooled ensemble of cesium atoms, spatially multiplexed for dual-rail storage. This implementation preserves high optical depth on both rails, without compromise between multiplexing and storage efficiency. Our work provides an efficient node for future tests of quantum network functionalities and advanced photonic circuits. Future quantum networks will require quantum memories with effective storage-and-retrieval capabilities. Here, the authors use electromagnetically-induced transparency in a high optical-depth, spatially-multiplexed cold atom ensemble to store and retrieve polarization qubits with high efficiency.
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