零添加损耗复用中的纠缠来源与量子存储分析
量子物理
2024-09-30 v2
摘要
高速、高保真的纠缠分发是构建量子互联网所必需的，但近期在光纤和卫星基站的纠缠分发成就距离这一目标仍有较大差距。Chen 等人 [Phys. Rev. Appl. 19, 054209 (2023)] 提出一种通过零添加损耗复用 (ZALM) 大幅提升纠缠分发速率的方案。ZALM 的量子发射器采用 Sagnac 结构的自发参量下转换器 (SPDC) 双重组合并配合密集波长分复用 (DWDM) 过滤和部分 Bell 态测量 (BSM)，从而实现频率复用极化纠缠双光子的heralded 源。每个双光子经由经典消息传递其频率信道及其heralded 纠缠态信息后传输至 Alice 和 Bob。其量子接收端则采用 DWDM 过滤和模式转换将接收双光子与内腔色心量子存储相匹配。本文深入分析 ZALM 的 SPDC、部分-BSM 以及 Alice、Bob 量子存储的装载情况。推导 SPDC 源和量子存储的密度算子，使得可评估heralding 概率、heralding 效率及保真度，涵盖极化纠缠双光子及已装载量子存储。进而可用于探索 ZALM 性能的优化参数空间。即便不进行优化分析，本文亦已证明 ZALM 架构的两个关键特性：实现接近可分离的信道化双光子波函数以确保传输至 Alice 和 Bob 的双光子具有高纯度；以及 Alice 和 Bob 时间模式转换器实现狭带 push-pull 存储装载，以确保到达双光子态可忠实地传递至内腔色心中。
引用
@article{arxiv.2406.13572,
title = {Entanglement source and quantum memory analysis for zero added-loss multiplexing},
author = {Jeffrey H. Shapiro and Michael G. Raymer and Clark Embleton and Franco N. C. Wong and Brian J. Smith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.13572},
year = {2024}
}
备注
26 pages, 15 figure, 1 table