Квантовые повторители: текущие разработки и перспективы

Обложка
  • Авторы: Калачев А.А.1
  • Учреждения:
    1. Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр РАН»
  • Выпуск: Том 53, № 8 (2023)
  • Страницы: 609-621
  • Раздел: Обзоры (по материалам xlvii вавиловских чтений по люминесценции, москва, 12 апреля 2023 г.)
  • URL: https://journal-vniispk.ru/0368-7147/article/view/255478
  • ID: 255478

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Описываются принципы работы квантового повторителя – устройства, предназначенного для распределения запутанных состояний квантовых систем на большие расстояния. Представлен обзор последних достижений в области экспериментальной реализации простейшего его варианта – квантового повторителя первого поколения, а также в области разработки ключевого его компонента – квантовой памяти. Обсуждаются ближайшие и долгосрочные перспективы развития исследований в этой области.

Об авторах

А. А. Калачев

Федеральный исследовательский центр «Казанский научный центр РАН»

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.a.kalachev@mail.ru
Россия, Казань, ул. Лобачевского, 2/31, 420111

Список литературы

  1. Kimble H.J. Nature, 453, 1023 (2008).
  2. Wehner S., Elkouss D., Hanson R. Science, 362, eaam9288 (2018).
  3. Fang K., Zhao J., Li X., Li Y., Duan R. Sci. China Inf. Sci., 66, 180509 (2023).
  4. Zapatero V., van Leent T., Arnon-Friedman R., et al. npj Quantum Inf., 9, 10 (2023).
  5. Cirac J.I., Ekert A.K., Huelga S.F., et al. Phys. Rev. A, 59, 4249 (1999).
  6. Cuomo D., Caleffi M., Cacciapuoti A.S. IET Quantum Commun., 1, 3 (2020).
  7. Broadbent A., Fitzsimons J., Kashefi E. Proc. the 50th Annual Symposium on Foundations of Computer Science (FOCS 2009) (Atlanta, GA, US, 2009, pp 517 – 526).
  8. Fitzsimons J.F. npj Quantum Inf., 3, 23 (2017).
  9. Jozsa R., Abrams D.S., Dowling J.P., Williams C.P. Phys. Rev. Lett., 85, 2010 (2000).
  10. Giovannetti V., Lloyd S., Maccone L. Nature, 412, 417 (2001).
  11. Kómár P., Kessler E., Bishof M., Jiang L., Sørensen A.S., Ye J., Lukin M.D. Nat. Phys., 10, 582 (2014).
  12. Ge W., Jacobs K., Eldredge Z., Gorshkov A.V., Foss-Feig M. Phys. Rev. Lett., 121, 043604 (2018).
  13. Zhuang Q., Zhang Z., Shapiro J.H. Phys. Rev. A, 97, 032329 (2018).
  14. Gottesman D., Jennewein T., Croke S. Phys. Rev. Lett., 109, 070503 (2012).
  15. Wootters W.K., Zurek W.H. Nature, 299, 802 (1982).
  16. Chen Y.A. et al. Nature, 589, 214 (2021).
  17. Salvail L., Peev M., Diamanti E., Alleaume R., Lutkenhaus N., Laenger T. J. Comput. Secur., 18, 61 (2010).
  18. Briegel H.-J., Dür W., Cirac J.I., Zoller P. Phys. Rev. Lett., 81, 5932 (1998).
  19. Dür W., Briegel H.-J., Cirac J.I., Zoller P. Phys. Rev. A, 59, 169 (1999).
  20. Z˙ ukowski M., Zeilinger A., Horne M.A., Ekert A.K. Phys. Rev. Lett., 71, 4287 (1993).
  21. Bennett C.H., Brassard G., Popescu S., Schumacher B., Smolin J.A., Wootters W.K. Phys. Rev. Lett., 76, 722 (1996).
  22. Deutsch D., Ekert A., Jozsa R., Macchiavello C., Popescu S., Sanpera A. Phys. Rev. Lett., 77, 2818 (1996).
  23. Devitt S.J., Munro W.J., Nemoto K. Rep. Prog. Phys., 76, 076001 (2013).
  24. Sangouard N., Simon C., de Riedmatten H., Gisin N. Rev. Mod. Phys., 83, 33 (2011).
  25. Munro W.J., Azuma K., Tamaki K., Nemoto K. IEEE J. Select. Top. Quantum Electron., 21, 78 (2015).
  26. Yan P.-S., Zhou L., Zhong W., Sheng Y.-B. Europhys. Lett., 136, 14001 (2021).
  27. Neuwirth J., Basset F.B., Rota M.B., Roccia E., Schimpf C., Jöns K.D., Rastelli A., Trotta R. Mater. Quantum Technol., 1, 043001 (2021).
  28. Wei S.-H., Jing B., Zhang X.-Y., Liao J.-Y., Yuan C.-Z., Fan B.-Y., Lyu C., Zhou D.-L., Wang Y, Deng G.-W., Song H.-Z., Oblak D., Guo G.-C., Zhou Q. Laser Photonics Rev., 16, 2100219 (2022).
  29. Azuma K., Economou S.E., Elkouss D., Hilaire P., Jiang L., Lo H.-K., Tzitrin I. ArXiv: 2212.10820 (2022).
  30. Muralidharan S., Li L., Kim J., Lütkenhaus N., Lukin M.D., Jiang L. Sci. Rep., 6, 20463 (2016).
  31. Muralidharan S., Kim J., Lütkenhaus N., Lukin M.D., Jiang L. Phys. Rev. Lett., 112, 250501 (2014).
  32. Bernardes N.K., Praxmeyer L., van Loock P. Phys. Rev. A, 83, 012323 (2011).
  33. Shchukin E., Schmidt F., van Loock P. Phys. Rev. A, 100, 032322 (2019).
  34. Collins O.A., Jenkins S.D., Kuzmich A., Kennedy T.A.B. Phys. Rev. Lett., 98, 060502 (2007).
  35. Azuma K., Bäuml S., Coopmans T., Elkouss D., Li B. Avs. Quantum Sci., 3, 014101 (2021).
  36. Coopmans T., Brand S., Elkouss D. Phys. Rev. A, 105, 012608 (2022).
  37. Childress L., Taylor J.M., Sorensen A.S., Lukin M.D. Phys. Rev. A, 72, 052330 (2005).
  38. Childress L., Taylor J.M., Sorensen A.S., Lukin M.D. Phys. Rev. Lett., 96, 070504 (2006).
  39. Sangouard N., Dubessy R., Simon C. Phys. Rev. A, 79, 042340 (2009).
  40. Asadi F.K., Lauk N., Wein S., Sinclair N., O’Brien C., Simon C. Quantum, 2, 93 (2018).
  41. Calsamiglia J., Lütkenhaus N. Appl. Phys. B, 72, 67 (2001).
  42. Lee S.-W., Ralph T.C., Jeong H. Phys. Rev. A, 100, 052303 (2019).
  43. Sinclair N., Saglamyurek E., Mallahzadeh H., Slater J.A., George M., Ricken R., Hedges M.P., Oblak D., Simon C., Sohler W., Tittel W. Phys. Rev. Lett., 113, 053603 (2014).
  44. Sangouard N., Simon C., Minar J., Zbinden H., de Riedmatten H., Gisin N. Phys. Rev. A, 76, 050301 (2007).
  45. Duan L.-M., Lukin M., Cirac J.I., Zoller P. Nature, 414, 413 (2001).
  46. Pirandola S. Commun. Phys., 2, 51 (2019).
  47. Pirandola S., Laurenza R., Ottaviani C., Banchi L. Nat. Commun., 8, 15043 (2017).
  48. Wu Y., Liu J., Simon C. Phys. Rev. A, 101, 042301 (2020).
  49. Shchukin E., van Loock P. Phys. Rev. Lett., 128, 150502 (2022).
  50. Kamin L., Shchukin E., Schmidt F., van Loock P. Phys. Rev. Res., 5, 023086 (2023).
  51. Wallnöfer J., Melnikov A.A., Dür W., Briegel H.J. Phys. Rev. X: Quantum, 1, 010301 (2020).
  52. Haldar S., Barge P.J., Khatri S., Lee H. ArXiv: 2303.00777 (2023).
  53. Werner R.F. Phys. Rev. A, 40, 4277 (1989).
  54. Razavi M., Piani M., Lütkenhaus N. Phys. Rev. A, 80, 032301 (2009).
  55. Jiang L., Taylor J.M., Khaneja N., Lukin M.D. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A., 104, 17291 (2007).
  56. Brand S., Coopmans T., Elkouss D. IEEE J. Sel. Areas Commun., 38, 619 (2020).
  57. Chehimi M., Pouryousef S., Panigrahy N.K., Towsley D., Saad W. ArXiv: 2305.08696 (2023).
  58. Wallnöfer J., Hahn F., Wiesner F., Walk N., Eisert J. ArXiv: 2212.03896 (2022).
  59. Simon C., de Riedmatten H., Afzelius M., Sangouard N., Zbinden H., Gisin N. Phys. Rev. Lett., 98, 190503 (2007).
  60. Munro W., Harrison K., Stephens A., Devitt S.J., Nemoto K. Nat. Photonics, 4, 792 (2010).
  61. Van Dam S.B., Humphreys P.C., Rozpe˛dek F., Wehner S., Hanson R. Quantum Sci. Technol., 2, 034002 (2017).
  62. Chou C.-W., Laurat J., Deng H., Choi K.S., de Riedmatten H., Felinto D., Kimble H.J. Science, 316, 1316 (2007).
  63. Yuan Z.-S., Chen Y.-A., Zhao B., Chen S., Schmiedmayer J., Pan J.-W. Nature, 454, 1098 (2008).
  64. Yu Y., Ma F., Luo X.-Y., Jing B., Sun P.-F., Fang R.-Z., Yang C.-W., Liu H., Zheng M.-Y., Xie X.-P., Zhang W.-J., You L.-X., Wang Z., Chen T.-Y., Zhang Q., Bao X.-H., Pan J.-W. Nature, 578, 240 (2020).
  65. Li H., Dou J.-P., Pang X.-L., Yang T.-H., Zhang C.-N., Chen Y., Li J.-M., Walmsley I. A., Jin X.-M. Optica, 8, 925 (2021).
  66. Zhang C., Huang Y.-F., Liu B.-H., Li C.-F., Guo G.-C. Adv. Quantum Technol., 4, 2000132 (2021).
  67. Anwar A., Perumangatt C., Steinlechner F., Jennewein T., Ling A. Rev. Sci. Instrum., 92, 041101 (2021).
  68. Guo M. et al. Front. Phys., 18, 21303 (2023).
  69. Lei Y., Asadi F.K., Zhong T., Kuzmich A., Simon C., Hosseini M. ArXiv: 2304.09397 (2023).
  70. Slattery O., Ma L., Zong K., Tang X. J. Res. Nat. Inst. Stand. Technol., 124, 124019 (2019).
  71. Usmani I., Afzelius M., de Riedmatten H., Gisin N. Nat. Commun., 1, 12 (2010).
  72. Bonarota M., Le Gouët J.-L., Chanelière T. New J. Phys., 13, 013013 (2011).
  73. Clausen C., Usmani I., Bussières F., Sangouard N., Afzelius M., de Riedmatten H., Gisin N. Nature, 469, 508 (2011).
  74. Saglamyurek E., Sinclair N., Jin J., Slater J.A., Oblak D., Bussières F., George M., Ricken R., Sohler W., Tittel W. Nature, 469, 512 (2011).
  75. Lago-Rivera D., Grandi S., Rakonjac J.V., Seri A., de Riedmatten H. Nature, 594, 37 (2021).
  76. Liu X., Hu J., Li Z.-F., Li X., Li P.-Y., Liang P.-J., Zhou Z.-Q., Li C.-F., Guo G.-C. Nature, 594, 41 (2021).
  77. Zhao B., Chen Z.-B., Chen Y.-A., Schmiedmayer J., Pan J.-W. Phys. Rev. Lett., 98, 240502 (2007).
  78. Xu P., Yong H.-L., Chen L.-K., Liu C., Xiang T., Yao X.-C., Lu H., Li Z.-D., Liu N.-L., Li L., Yang T., Peng C.-Z., Zhao B., Chen Y.-A., Pan J.-W. Phys. Rev. Lett., 119, 170502 (2017).
  79. Pu Y.-F., Zhang S., Wu Y.-K., Jiang N., Chang W., Li C., Duan L.-M. Nat. Photonics, 15, 374 (2021).
  80. Businger M., Nicolas L., Mejia T.S., Ferrier A., Goldner P., Afzelius M. Nat. Commun., 13, 1 (2022).
  81. Yang T.-S., Zhou Z.-Q., Hua Y.-L., Liu X., Li Z.-F., Li P.-Y., Ma Y., Liu C., Liang P.-J., Li X., Xiao Y.-X., Hu J., Li C.-F., Guo G.-C. Nat. Commun., 9, 3407 (2018).
  82. Seri A., Lago-Rivera D., Lenhard A., Corrielli G., Osellame R., Mazzera M., de Riedmatten H. Phys. Rev. Lett., 123, 080502 (2019).
  83. Liu H., Wang M., Jiao H., Lu J., Fan W., Li S., Wang H. Opt. Express, 31, 7200 (2023).
  84. Reiserer A. Rev. Mod. Phys., 94, 041003 (2022).
  85. Kalb N., Reiserer A.A., Humphreys P.C., Bakermans J.J.W., Kamerling S.J., Nickerson N.H., Benjamin S.C., Twitchen D.J., Markham M., Hanson R. Science, 356, 928 (2017).
  86. Moehring D.L., Maunz P., Olmschenk S., Younge K.C., Matsukevich D.N., Duan L.-M., Monroe C. Nature, 449, 68 (2007).
  87. Slodicˇ ka L., Hétet G., Röck N., Schindler P., Hennrich M., Blatt R. Phys. Rev. Lett., 110, 083603 (2013).
  88. Krutyanskiy V., Canteri M., Meraner M., Bate J., Krcmarsky V., Schupp J., Sangouard N., Lanyon B.P. Phys. Rev. Lett., 130, 213601 (2023).
  89. Hofmann J., Krug M., Ortegel N., Gérard L., Weber M., Rosenfeld W., Weinfurter H. Science, 337, 72 (2012).
  90. Ritter S., Nölleke C., Hahn C., Reiserer A., Neuzner A., Uphoff M., Mücke M., Figueroa E., Bochmann J., Rempe G. Nature, 484, 195 (2012).
  91. Langenfeld S., Thomas P., Morin O., Rempe G. Phys. Rev. Lett., 126, 230506 (2021).
  92. Van Leent T., Bock M., Fertig F., Garthoff R., Eppelt S., Zhou Y., Malik P., Seubert M., Bauer T., Rosenfeld W., Zhang W., Becher C., Weinfurter H. Nature, 607, 69 (2022).
  93. Bernien H., Hensen B., Pfaff W., Koolstra G., Blok M.S., Robledo L., Taminiau T.H., Markham M., Twitchen D.J., Childress L., Hanson R. Nature, 497, 86 (2013).
  94. Hensen B., Bernien H., Dréau A.E., Reiserer A., Kalb N., Blok M.S., Ruitenberg J., Vermeulen R.F.L., Schouten R.N., Abellán C., Amaya W., Pruneri V., Mitchell M.W., Markham M., Twitchen D.J., Elkouss D., Wehner S., Taminiau T.H., Hanson R. Nature, 526, 682 (2015).
  95. Humphreys P.C., Kalb N., Morits J.P.J., Schouten R.N., Vermeulen R.F.L., Twitchen D.J., Markham M., Hanson R. Nature, 558, 268 (2018).
  96. Pompili M., Hermans S.L.N., Baier S., Beukers H.K.C., Humphreys P.C., Schouten R.N., Vermeulen R.F.L., Tiggelman M.J., dos Santos Martins L., Dirkse B., Wehner S., Hanson R. Science, 372, 259 (2021).
  97. Delteil A., Sun Z., Gao Wb., Togan E., Faelt S., Imamog˘ lu A. Nat. Phys., 12, 218 (2016).
  98. Stockill R., Stanley M.J., Huthmacher L., Clarke E., Hugues M., Miller A.J., Matthiesen C., Le Gall C., Atatüre M. Phys. Rev. Lett., 119, 010503 (2017).
  99. Saffman M., Walker T.G., Mølmer K. Rev. Mod. Phys., 82, 2313 (2010).
  100. Adams C.S. et al. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., 53, 012002 (2020).
  101. Yanglin Hu, Zhelun Zhang, Biao Wu. Chin. Phys. B, 30, 020308 (2021).
  102. Han Y., He B., Heshami K., Li C.-Z., Simon C. Phys. Rev. A, 81, 052311 (2010).
  103. Zhao B., Mueller M., Hammerer K., Zoller P. Phys. Rev. A, 81, 052329 (2010).
  104. Rozpe˛dek F., Yehia R., Goodenough K., Ruf M., Humphreys P.C., Hanson R., Wehner S., Elkouss D. Phys. Rev. A, 99, 052330 (2019).
  105. Abruzzo S., Kampermann H., Bruß D. Phys. Rev. A, 89, 012301 (2014).
  106. Panayi C., Razavi M., Ma X., Lütkenhaus N. New J. Phys., 16, 043005 (2014).
  107. Luong D., Jiang L., Kim J., Lütkenhaus N. Appl. Phys. B, 122, 96 (2016).
  108. Bhaskar M.K., Riedinger R., Machielse B., Levonian D.S., Nguyen C.T., Knall E.N., Park H., Englund D., Loncˇar M., Sukachev D.D., Lukin M.D. Nature, 5, 60 (2019).
  109. Boone K., Bourgoin J.-P., Meyer-Scott E., Heshami K., Jennewein T., Simon C. Phys. Rev., 91, 052325 (2015).
  110. Gündog˘ an M., Sidhu J.S., Henderson V., Mazzarella L., Wolters J., Oi D.K.L., Krutzik M. npj Quantum Inf., 7, 128 (2021).
  111. Liorni C., Kampermann H., Bruß D. New J. Phys., 23, 053021 (2021).
  112. Wallnöfer J., Hahn F., Gündog˘ an M., Sidhu J. S., Wiesner F., Walk N., Eisert J., Wolters J. Commun. Phys., 5, 169 (2022).
  113. Hsiao Y.-F., Tsai P.-J., Chen H.-S., Lin S.-X., Hung C.-C., Lee C.-H., Chen Y.-H., Chen Y.-F., Yu I. A., Chen Y.-C. Phys. Rev. Lett., 120, 183602 (2018).
  114. Wang Y., Li J., Zhang S., Su K., Zhou Y., Liao K., Du S., Yan H., Zhu S.-L. Nat. Photonics, 13, 346 (2019).
  115. Cao M., Hoffet F., Qiu S., Sheremet A.S., Laurat J. Optica, 7, 1440 (2020).
  116. Hedges M., Longdell J., Li Y., Sellars M. Nature, 465, 1052 (2010).
  117. Hosseini M., Sparkes B., Campbell G., Lam P.K. Buchler B.C. Nat. Commun., 2, 174 (2011).
  118. Sabooni M., Li Q., Kröll S., Rippe L. Phys. Rev. Lett., 110, 133604 (2013).
  119. Sparkes B., Bernu J., Hosseini M., Geng J., Glorieux Q., Altin P. A., Lam P.K., Robins N.P., Buchler B.C. New J. Phys., 15, 085027 (2013).
  120. Jobez P., Usmani I., Timoney N., Laplane C., Gisin N., Afzelius M. New J. Phys., 16, 083005 (2014).
  121. Cho Y.-W., Campbell G.T., Everett J.L., Bernu J., Higginbottom D.B., Cao M.T., Geng J., Robins N.P., Lam P.K., Buchler B.C. Optica, 3, 100 (2016).
  122. Duranti S., Wengerowsky S., Feldmann L., Seri A., Casabone B., de Riedmatten H. ArXiv: 2307.03509 (2023).
  123. Guo J., Feng X., Yang P., Yu Z., Chen L.Q., Yuan C.-H., Zhang W. Nat. Commun., 10, 148 (2019).
  124. England D.G., Fisher K.A.G., MacLean J.-P.W., Bustard P.J., Lausten R., Resch K.J., Sussman B.J. Phys. Rev. Lett., 114, 053602 (2015).
  125. Reim K., Michelberger P., Lee K., Nunn J., Langford N.K., Walmsley I.A. Phys. Rev. Lett., 107, 053603 (2011).
  126. England D.G., Michelberger P.S., Champion T.F.M., Reim K.F., Lee K.C., Sprague M. R., Jin X.-M., Langford N.K., Kolthammer W.S., Nunn J., Walmsley I.A. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., 45, 124008 (2012).
  127. Thiel C., Böttger T., Cone R. J. Lumin., 131, 353 (2011).
  128. Thiel C., Sun Y., Macfarlane R., Böttger T., Cone R.L. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys., 45, 124013 (2012).
  129. Попова М. Оптика и спектроскопия, 119, 541 (2015).
  130. Probst S., Rotzinger H., Ustinov A., Bushev P. Phys. Rev. B, 92, 014421 (2015).
  131. Wolfowicz G., Maier-Flaig H., Marino R., Ferrier A., Vezin H., Morton J.J.L., Goldner P. Phys. Rev. Lett., 114, 170503 (2015).
  132. Xiang Z.-L., Ashhab S., You J., Nori F. Rev. Mod. Phys., 85, 623 (2013).
  133. Yang W., Wang Z.-Y., Liu R.-B. Front. Phys., 6, 2 (2011).
  134. Fraval E., Sellars M., Longdell J. Phys. Rev. Lett., 92, 077601 (2004).
  135. Longdell J., Alexander A., Sellars M. Phys. Rev. A, 74, 195101 (2006).
  136. Zhong M., Hedges M., Ahlefeldt R., Bartholomew J.G., Beavan S.E., Wittig S.M., Longdell J.J., Sellars M.J. Nature, 517, 177 (2015).
  137. Kukharchyk N., Sholokhov D., Morozov O., Korableva S.L., Kalachev A.A., Bushev P.A. New J. Phys., 20, 023044 (2018).
  138. Craiciu I., Lei M., Rochman J., Kindem J.M., Bartholomew J.G., Miyazono E., Zhong T., Sinclair N., Faraon A. Phys. Rev. Appl., 12, 024062 (2019).
  139. Li P.-Y., Huang J.-Y., Zhu T.-X., Liu C., Liu D.-C., Zhou Z.-Q., Li C.-F., Guo G.-C. J. Lumin., 225, 117344 (2020).
  140. Fukumori R., Huang Y., Yang J., Zhang H., Zhong T. Phys. Rev. B, 101, 214202 (2020).
  141. Gupta S., Wu X., Zhang H., Yang J., Zhong T. Phys. Rev. Appl., 19, 044029 (2023).
  142. Kukharchyk N., Sholokhov D., Morozov O., Korableva S.L., Kalachev A.A., Bushev P.A. Opt. Express, 28, 29166 (2020).
  143. Kukharchyk N., Sholokhov D., Morozov O., Korableva S.L., Cole J.H., Kalachev A.A., Bushev P.A. Opt. Lett., 43, 935 (2018).
  144. Katz O., Firstenberg O. Nat. Commun., 9, 2074 (2018).
  145. Katz O., Shaham R., Firstenberg O. Sci. Adv., 7, eabe9164 (2021).
  146. Dudin Y.O., Li L., Kuzmich A. Phys. Rev. A, 87, 031801 (2013).
  147. Heinze G., Hubrich C., Halfmann T. Phys. Rev. Lett., 111, 033601 (2013).
  148. Ma Y., Ma Y.-Z., Zhou Z.-Q., Li C.-F., Guo G.-C. Nat. Commun., 12, 2381 (2021).
  149. Yang S.-J., Wang X.-J., Bao X.-H., Pan J.-W. Nat. Photonics, 10, 384 (2016).
  150. Cho Y.W., Campbell G.T., Everett J.L., Bernu J., Higginbottom D.B., Cao M.T., Geng J., Robins N.P., Lam P.K., Buchler B.C. Optica, 3, 100 (2016).
  151. Ortu A., Holzäpfel A., Etesse J., Afzelius M. npj Quantum Inf., 8, 29 (2022).
  152. Longdell J., Fraval E., Sellars M.J., Manson N.B. Phys. Rev. Lett., 95, 063601 (2005).
  153. Holzäpfel A., Etesse J., Kaczmarek K.T., Tiranov A., Gisin N., Afzelius M. New J. Phys., 22, 063009 (2020).
  154. Ruf M., Wan N.H., Choi H., Englund D., Hanson R. J. Appl. Phys., 130, 070901 (2021).
  155. Stas P.J., Huan Y.Q., Machielse B., Knall E.N., Suleymanzade A., Pingault B., Sutula M., Ding S.W., Knaut C.M., Assumpcao D.R., Wei Y.-C., Bhaskar M.K., Riedinger R., Sukachev D.D., Park H., Loncˇar M., Levonian D.S., Lukin M.D. Science, 378, 557 (2022).
  156. Tan T.R., Gaebler J.P., Lin Y., Wan Y., Bowler R., Leibfried D., Wineland D.J. Nature, 528, 380 (2015).
  157. Inlek I.V., Crocker C., Lichtman M., Sosnova K., Monroe C. Phys. Rev. Lett., 118, 250502 (2017).
  158. Wang P., Luan C.-Y., Qiao M., Um M., Zhang J., Wang Y., Yuan X., Gu M., Zhang J., Kim K. Nat. Commun., 12, 233 (2021).
  159. Santra S., Muralidharan S., Lichtman M., Jiang L., Monroe C., Malinovsky V.S. New J. Phys., 21, 073002 (2019).
  160. Khatri S., Brady A.J., Desporte R.A., Bart M.P., Dowling J.P. npj Quantum Inf., 7, 4 (2021).
  161. Wan N.H., Lu T.-J.,, Chen K.C., Walsh M.P., Trusheim M.E., de Santis L., Bersin E.A., Harris I.B., et al. Nature, 583, 226 (2020).
  162. Seri A., Lago-Rivera D., Corrielli G., Lenhard A., Osellame R., Mazzera M., de Riedmatten H. Phys. Rev. Lett., 123, 080502 (2019).
  163. Keil M., Amit O., Zhou S., Groswasser D., Japha Y., Folman R. J. Mod. Opt., 63, 1840 (2016).
  164. Zugenmaier M., Dideriksen K.B., Sørensen A.S., Albrecht B., Polzik E.S. Commun. Phys., 1, 76 (2018).
  165. Dideriksen K.B., Schmieg R., Zugenmaier M., Polzik E.S. Nat. Commun., 12, 3699 (2021).
  166. Ji J.-W., Asadi F.K., Heshami K., Simon C. Phys. Rev. Appl., 19, 054063 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис.1. Принцип работы КП первого поколения. Линия связи разделена на четыре элементарных сегмента и содержит три промежуточных узла, в каждом из которых находится по два устройства квантовой памяти (кружками обозначены устройства памяти, пунктирными линиями – наличие запутанности между ними).

Скачать (112KB)
Метаданные
3. Рис.2. Примеры схем генерации запутанности в элементарном сегменте с использованием двухфотонных (а) и однофотонных (б) источников. В случае однофотонных источников устройства памяти при успешном измерении Белла делят между собой однофотонное возбуждение, что отображается в виде наполовину закрашенных кружков.

Скачать (102KB)
Метаданные
4. Рис.3. Схемы двухфотонного измерения Белла для запутанных состояний в поляризационном базисе (а) и однофотонного измерения Белла для запутанных состояний в фоковском базисе (б). Эффективность измерения равна 1/2, поскольку возможно различить только два из четырех состояний. В первом случае для этого требуется определенная комбинация совпадений фотоотсчетов, как показано пунктирными линиями, а во втором – отсчет только на одном детекторе (BS – светоделитель, PBS – поляризационный светоделитель, |H ñ и |V ñ – однофотонные состояния с ортогональной линейной поляризацией, |0ñ и |1ñ – вакуумное и однофотонное состояния соответственно).

Скачать (52KB)
Метаданные
5. Рис.4. Схема постселекции двухфотонного запутанного состояния. Имея два распределенных запутанных состояния в фоковском базисе |Y1±ñ, |Y2±ñ, можно выполнить проекционное измерение на распределенное двухфотонное запутанное состояние |Y ±L R ñ, выполнив в каждом узле однофотонное измерение Белла после считывания состояний из квантовой памяти. Состояние, на которое осуществляется проецирование, определяется коэффициентом пропускания светоделителей и относительной фазой входящих мод.

Скачать (56KB)
Метаданные
6. Рис.5. Пропускная способность C (h, N) как функция расстояния L. Прямая связь (N = 0) описывается зависимостью ~h (граница PLOB), связь через повторитель с одним узлом (N = 1) – зависимостью ~ h1/2. Дальнейшее увеличение числа узлов приводит к еще большему увеличению предельной скорости.

Скачать (73KB)
Метаданные
7. Рис.6. Зависимости скорости распределения запутанности от длины линии связи L для схемы с двухфотонным измерением Белла: 1 – один промежуточный узел (L0 = L/2), tm = ¥; 2 – один промежуточный узел (L0 = L/2), tm = 100 мс; 3 – без промежуточного узла (L0 = L). Во всех случаях hm = 0.9, hs = 0.5, hd = 0.9.

Скачать (56KB)
Метаданные
8. Рис.7. Принцип работы КП первого поколения с использованием процедуры очищения запутанности. Предполагается, что процедуры очищения совершаются за одну итерацию, причем в каждой процедуре очищения используется M = 2 копий, так что общее число исходных состояний равно 16.

Скачать (178KB)
Метаданные
9. Рис.8. Зависимости эффективности квантовой памяти от времени хранения для некоторых многоатомных систем в сравнении с аналогичной зависимостью для оптоволоконной линии задержки: холодные атомы рубидия [146, 149, 150] и цезия [113], атомы цезия при комнатной температуре [144], кристаллы Pr3+ : Y2SiO5 [147, 152] и Eu3+ : Y2SiO5 [148, 151, 153]. Звездочкой отмечен эксперимент, в котором использована квантовая память излучающего типа (DLCZ-схема). Аналогичная диаграмма с экспериментами, выполненными до 2016 г., приведена в работе [150].

Скачать (102KB)
Метаданные

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».