二光子周波数コムによる高次元ハイパーエンタングルメントを利用する

量子エンタングルメントは、安全な情報処理や通信に不可欠なリソースであり、大データ容量や高誤り耐性を目指してハイパーエンタングルメントや高次元エンタングルメントが別々に提案されている。エネルギー–時間エンタングルメントは、その性質が連続変数的なため、制約を最小限に抑えて高効率高次元符号化を行う理想的な候補となる。今回我々は、二光子周波数コムを用いた初の同時高次元ハイパーエンタングルメントを実証し、エネルギー領域と時間領域の両方における可能性を十分に引き出している。長く仮定されてきたホン–オウ–マンデル量子リバイバルが示され、最高で19のタイムビンと96.5％のビジビリティーが示されている。さらに我々は、フランソン・リバイバルによる高次元エネルギー–時間エンタングルメントを確認している。これは、整数タイムビンにおいて97.8％のビジビリティーで周期的に観測された。このキューディット状態は、最高で標準偏差の10.95倍の大きさで一般化ベル不等式を同時に破ることが観測される一方で、クラウザー–ホーン–シモニー–ホルトのSパラメーターが最高で2.76となることが観測されている。今回の二光子周波数コムによって、エネルギー–時間–偏光高次元符号化を通して究極のチャネル容量を目指した高光子効率量子通信用のプラットフォームが得られる。