Puerta CNOT cuántica con pares de fotones sincronizados activamente

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la Información Cuántica
• Física Atómica
• Óptica Cuántica

Sus antecedentes:

• El procesamiento eficiente de información cuántica depende del control de la sincronización de fotones de fuentes probabilísticas.
• Las puertas cuánticas son bloques de construcción esenciales para la computación y la comunicación cuánticas.

Objetivo del estudio:

• Realizar una puerta de entrelazamiento probabilística utilizando pares de fotones activamente sincronizados.
• Investigar el rendimiento y las limitaciones de dicha puerta implementada con una memoria cuántica.

Principales métodos:

• Se utilizó una memoria cuántica basada en vapor atómico cálido para el almacenamiento y la sincronización de fotones.
• Se implementó una operación de puerta de entrelazamiento probabilística en pares de fotones.
• Se midió la fidelidad de la tabla de verdad y la violación de la desigualdad de Bell.

Principales resultados:

• Se logró una fidelidad de tabla de verdad superior al 85% para la puerta de entrelazamiento.
• Se demostró la violación de las desigualdades de Bell para los cuatro estados de Bell.
• Se identificó la reducción de la visibilidad de la interferencia de Hong-Ou-Mandel debido al almacenamiento como una limitación clave de la fidelidad.

Conclusiones:

• La puerta de entrelazamiento probabilística desarrollada muestra una promesa significativa para el procesamiento de información cuántica.
• Se derivó una relación cuantitativa entre la visibilidad de Hong-Ou-Mandel y la fidelidad de la puerta, aplicable a varias puertas basadas en interferencia fotónica.