基于冷原子量子内存中 25 维光量子 qudit 的高效存储
量子物理
2023-01-04 v1
摘要
在高维希尔伯特空间中构建高效量子内存是建立高维量子中继器的基本需求之一，相较于二维量子系统，它具备诸多优势，如更大的信息容量和增强的噪声鲁棒性。迄今为止，尚无关于如何实现高效高维量子内存的报道。在此，我们实验实现了一种在高达 25 维希尔伯特空间中运行且存储效率接近 60% 的量子内存。所提出的方法利用了原子与光子之间与空间模式无关的交互，其中光子编码于横向尺寸不变的轨道角动量模式。特别地，我们的内存对光子的 25 个独立空间模式具有均匀的存储效率和低串扰干扰，从而允许存储从高维希尔伯特空间中 25 个本征态编程得到的任意 qudit 态，并最终实现 25 维 qudit 态的存储。这些结果对于实现远距离高维量子网络和量子信息处理具有广阔前景。
引用
@article{arxiv.2301.00999,
title = {Highly efficient storage of 25-dimensional photonic qudit in a cold-atom-based quantum memory},
author = {Ming-Xin Dong and Wei-Hang Zhang and Lei Zeng and Ying-Hao Ye and Da-Chuang Li and Guang-Can Guo and Dong-Sheng Ding and Bao-Sen Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.00999},
year = {2023}
}