Generación eficiente de estados de gráficos multifotónicos entrelazados a partir de un solo átomo

Área de la Ciencia:

• Ciencia y tecnología cuántica
• Procesamiento de la información cuántica
• Enredo fotónico

Sus antecedentes:

• Los efectos cuánticos como el entrelazamiento son clave para la computación cuántica, la comunicación y la detección.
• Los desafíos de escalabilidad existen debido a los métodos de generación de decoherencia y entrelazamiento probabilístico.
• Los fotones ópticos son portadores de qubits ideales debido a su robustez y capacidad de manipulación.

Objetivo del estudio:

• Implementar un protocolo determinista para generar entrelazamiento fotónico.
• Para superar las limitaciones de la generación de entrelazamiento probabilístico.
• Para crear estados entrelazados a gran escala para aplicaciones cuánticas.

Principales métodos:

• Utilizando un solo átomo de memoria en una cavidad óptica.
• Entrelazando emisiones controladas de un solo fotón con rotaciones de qubits atómicos.
• Empleando un protocolo determinista para la generación de entrelazamiento.

Principales resultados:

• Generó con éxito estados de Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) de hasta 14 fotones y estados de racimo lineal de hasta 12 fotones.
• Fidelidades alcanzadas del 76% para los estados GHZ y del 56% para los estados de clúster.
• Demostró una alta eficiencia desde la fuente hasta la detección (43,18%) que permite la medición de grandes estados aproximadamente una vez por minuto.

Conclusiones:

• El protocolo determinista supera las limitaciones de escalabilidad de los métodos probabilísticos.
• La tasa de generación rápida de grandes estados entrelazados es órdenes de magnitud más rápida que los experimentos anteriores.
• Este trabajo allana el camino para la computación y la comunicación cuántica escalables basadas en mediciones.