Bucle cuántico de fibra para qubits fotónicos

Resumen Reportamos un búfer cuántico de fibra basado en un conmutador 2 × 2 de baja pérdida y un retraso unitario hecho de una línea de retraso de fibra. Caracterizamos el dispositivo utilizando un estado entrelazado de polarización de dos fotones en el que un fotón del par de fotones entrelazados es almacenado y recuperado a una tasa de repetición de hasta 78 kHz. El dispositivo, que permite múltiplos enteros de un retraso unitario, puede almacenar el estado del qubit en una unidad de línea de retraso de fibra de hasta 5.4 km y el número de recorridos de bucle de hasta 3. Además, configuramos el dispositivo con otros elementos activos para realizar multiplicadores y divisores enteros de un retraso unitario de un qubit. Se realiza la tomografía del estado cuántico en el fotón recuperado y su fotón entrelazado. Obtenemos una fidelidad de estado > 94 % con un tiempo máximo de almacenamiento de 52 μs con una pérdida de inserción de 5.56 dB. Para caracterizar aún más los procesos de almacenamiento y recuperación del dispositivo, realizamos una tomografía de proceso cuántico asistida por entrelazamiento en el estado de qubit almacenado. La fidelidad del proceso del dispositivo es > 0.98. Nuestro resultado implica que el dispositivo preserva la superposición y el entrelazamiento de un estado de qubit a partir de un estado entrelazado de polarización de dos fotones. Este es un paso significativo hacia la facilitación de aplicaciones en redes cuánticas basadas en el modo de transferencia asíncrona óptica.