Quantum Storage of Heralded Polarization Qubits in Birefringent and Anisotropically Absorbing Materials

量子位元 物理 光子 量子信息科学 光子偏振 量子信息 极化(电化学) 双折射 量子态 光电子学 量子 光学 量子力学 量子纠缠 化学 物理化学
作者
Christoph Clausen,Félix Bussières,Mikael Afzelius,Nicolas Gisin
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:108 (19) 被引量:88
标识
DOI:10.1103/physrevlett.108.190503
摘要

Storage of quantum information encoded into heralded single photons is an essential constituent of long-distance quantum communication based on quantum repeaters and of optical quantum information processing. The storage of photonic polarization qubits is, however, difficult because many materials are birefringent and have polarization-dependent absorption. Here we present a simple scheme that eliminates these polarization effects, and we demonstrate it by storing heralded polarization qubits into a solid-state quantum memory. The quantum memory is implemented with a biaxial yttrium orthosilicate (${\mathrm{Y}}_{2}{\mathrm{SiO}}_{5}$) crystal doped with rare-earth ions. Heralded single photons generated from a filtered spontaneous parametric down-conversion source are stored, and quantum state tomography of the retrieved polarization state reveals an average fidelity of $97.5\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.4%$, which is significantly higher than what is achievable with a measure-and-prepare strategy.

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