Research Abstract
プログラム可能なマルチモード量子ネットワーク
Programmable multimode quantum networks
2012年8月28日 Nature Communications 3 : 1026 doi: 10.1038/ncomms2033
多数の量子モード間のエンタングルメントは、量子インターネットなどの次世代の技術の中心的なリソースである。従来、光学においてマルチモードエンタングルメントを生成するには、入力モードをエンタングルモードに変換するために、ビームスプリッターや位相器を複雑に配置する必要があった。今回我々は、さまざまな線形光学ネットワークをリアルタイムで切り替えることができるさまざまなマルチモードエンタングル状態の、汎用性と効率の高い生成について報告する。我々のモードを、1本のビームの異なる空間領域の組み合わせと定義することで、たった1対のマルチピクセル検出器を用いて、多重エンタングルモードを計測できる可能性がある。我々は、エミュレートしている物理的な線形光学ネットワークと全く同等な仮想ネットワークをプログラムしている。我々は、N=2、3、4のクラスター状態を含む、N=2からN=8までのエンタングルモードについての結果をここに提示する。今回の方法は、特に必要とされている性質であるフレキシビリティとスケーラビリティを、マルチモードエンタングルメントに導入するものである。
- オーストラリア国立大学 Australian Centre for Quantum-Atom Optics, Department of Quantum Science
- オーストラリア国立大学 Centre for Quantum Computation and Communication Technology, Department of Quantum Science
- 東京大学大学院 工学系研究科 物理工学専攻
- ピエール・マリー・キュリー大学（フランス）
Entanglement between large numbers of quantum modes is the quintessential resource for future technologies such as the quantum internet. Conventionally, the generation of multimode entanglement in optics requires complex layouts of beamsplitters and phase shifters in order to transform the input modes into entangled modes. Here we report the highly versatile and efficient generation of various multimode entangled states with the ability to switch between different linear optics networks in real time. By defining our modes to be combinations of different spatial regions of one beam, we may use just one pair of multi-pixel detectors in order to measure multiple entangled modes. We programme virtual networks that are fully equivalent to the physical linear optics networks they are emulating. We present results for N=2 up to N=8 entangled modes here, including N=2, 3, 4 cluster states. Our approach introduces the highly sought after attributes of flexibility and scalability to multimode entanglement.
