エンタングルした原子・光シュレディンガーの猫状態の決定論的生成

量子物理学では、離散変数で記述されるミクロな物体と連続変数で記述されるマクロな物体の間のエンタングルメントが可能になる。有名なシュレディンガーの猫の思考実験のように、この物体を閉じ込めた箱はエンタングルメントを維持できる。しかし、量子情報処理に応用するには、物体にアクセスして、適当な量子ツールでそれらを操作することが不可欠である。今回我々は、この目標を達成し、原子を1個含む光共振器で、平均光子数が最大4個のコヒーレントな光パルスを反射することによって、エンタングルした光・物質状態を決定論的に作った。この量子光は、自由に伝搬し、遠くの受信器に達して量子状態トモグラフィーが行われる。我々は、多数の量子状態を作り、非古典性の特徴的な証拠である、負値のウィグナー関数を観測した。我々は、最初の応用として、光の場の位相に符号化された光子キュービットを用いて、1個の原子と1個の光パルスの間の量子論理ゲートを実証している。