A photon-photon quantum gate based on Rydberg interactions in a cavity

基于腔内里德伯相互作用的光子-光子量子门

基本信息

项目摘要

The objective of this proposal is to realize a photon-photon controlled NOT quantum gate based on electromagnetically induced transparency and Rydberg blockade inside an optical resonator of moderate finesse. This previously unimplemented scheme combines the advantages of Rydberg blockade with the advantages offered by optical resonators. We made estimates for realistic parameters, which predict that a gate efficiency above 50% can be reached within the funding period of this proposal. This is a major improvement relative to the previously demonstrated efficiencies of up to 11% in linear optical quantum computing, 5% for a single atom in a resonator, and 0.5% to 8% for a free-space Rydberg gate. The projected efficiency above 50% is near the point where production of an entangled two-photon state without postselection can be realized and where the fundamental limit for linear-optical Bell-state analyzers is outperformed. In the long run, even higher efficiencies will come into reach. This will allow it to produce entangled states of larger and larger numbers of photons. A high performance photon-photon gate would be useful for high-performance photonic Bell-state detection in quantum repeaters, and potentially for quantum computation.
该提案的目的是实现基于电磁诱导的透明度和Rydberg封锁的光子光子控制,而不是量子门,而Rydberg则在中等技巧的光学谐振器内进行了阻断。以前未完成的方案将Rydberg Blockade的优势与光学谐振器提供的优点相结合。我们对现实参数进行了估算,该参数预测在此提案的资金期内可以达到高于50%的门效率。相对于先前证明的线性光学量子计算的效率高达11%,共振器中的单个原子为5%,对于自由空间Rydberg Gate,这是一个重大改进。预计的效率高于50%的效率接近可以实现无需选择后纠缠的两光孔状态的地步,并且线性光钟状分析仪的基本限制的表现要优于表现。从长远来看,将会达到更高的效率。这将使其能够产生越来越多的光子的纠缠状态。高性能光子光子门对于量子中继器中的高性能光子钟形检测很有用,并且有可能用于量子计算。

项目成果

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