リュードベリ超原子を用いた多光子エンタングルメントの逐次生成

多キュービットのエンタングルメントは、量子情報科学に不可欠な要素である。特に、光子のエンタングルメントは、測定に基づく量子コンピューティング、量子通信、量子計測に関与しているため、概念的に興味深い。従来の方法である自発的なパラメトリックダウンコンバージョンでは最大12個の光子のエンタングルメントがすでに実証されているが、この方法はその確率的性質により制限されている。今回我々は、リュードベリ超原子（リュードベリ・ブロッケイド下のメゾスコピック原子アンサンブル）を用いた効率的な多光子生成手法を実験的に実証する。我々は、これを効率的な単一光子インターフェースとして用いて、光子生成プロセスを繰り返し、時間-ビン自由度でエンタングルした単一光子列を生成した。光子の相関によって、最大6キュービットのエンタングルメントが検証された。1つの光子を検出するための総合効率は9.4％であった。計測の非効率性を補正した後、我々は27％のスケーリング係数を得た。これは、これまでの結果を上回っており、より大規模な光エンタングルメントへの道を開く。