Can M. Knaut, Aziza Suleymanzade, Yan-Cheng Wei, Daniel R. Ass µm pcao, Pieter-Jan Stas, Yan Qi Huan, Bartholomeus Machielse, Erik N. Knall, Madison Sutula, Gefen Baranes, Neil Sinclair, Chawina De-Eknamkul, David S. Levonian, Mihir K. Bhaskar, Hongkun Park, Marko Lončar, Mikhail D. Lukin
Abstrait
Un défi majeur pour la réalisation de réseaux quantiques µm pratiques destinés aux communications quantiques µm longue distance réside dans l'intrication robuste entre les nœuds de mémoire quantique µm connectés par une infrastructure de fibres optiques. Nous présentons ici un réseau quantique µm à deux nœuds, composé de registres multiqubits basés sur des centres silicium-lacune (SiV) dans des cavités nanophotoniques en diamant, intégrées à un réseau de fibres optiques de télécommunications. L'intrication à distance est générée par les interactions amplifiées par la cavité entre les qubits de spin électronique des SiV et les photons optiques. Des opérations de portes d'intrication spin-photon en série, annoncées et utilisant des qubits temporels, assurent une intrication robuste des nœuds séparés. Des qubits de spin nucléaire à longue durée de vie permettent un stockage d'intrication de l'ordre de la seconde et une détection d'erreurs intégrée. En intégrant une conversion de fréquence quantique µm bidirectionnelle efficace de qubits de communication photonique vers des fréquences de télécommunications (1350 nm), nous démontrons l'intrication de deux mémoires de spin nucléaire à travers des bobines de 40 km de fibre à faible perte et une boucle de fibre de 35 km de long déployées dans l'environnement urbain de la région de Boston, représentant une étape clé vers des répéteurs quantiques µm pratiques et des réseaux quantiques µm à grande échelle.
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