स्पिन-फोटॉन इंटरफ़ेस के साथ ऊर्जा-कुशल क्वांटम गैर-विध्वंस माप

स्पिन-फोटॉन इंटरफ़ेस के साथ ऊर्जा-कुशल क्वांटम गैर-विध्वंस माप

मारिया माफ़ी1, ब्रूनो ओ. जाता है2, स्टीफन सी. वेन2,3, एंड्रयू एन जॉर्डन4,5, लोइक लैंको6, और एलेक्सिया औफ़ेव्स7,8

1डिपार्टिमेंटो डि फिसिका, यूनिवर्सिटा डि बारी, आई-70126 बारी, इटली
2यूनिवर्सिटी ग्रेनोबल आल्प्स, सीएनआरएस, ग्रेनोबल आईएनपी, इंस्टीट्यूट नील, 38000 ग्रेनोबल, फ्रांस
3क्वांडेला एसएएस, 10 बुलेवार्ड थॉमस गोबर्ट, 91120 पलाइस्यू, फ्रांस
4क्वांटम अध्ययन संस्थान, चैपमैन यूनिवर्सिटी, 1 यूनिवर्सिटी ड्राइव, ऑरेंज, सीए 92866, यूएसए
5भौतिकी और खगोल विज्ञान विभाग, रोचेस्टर विश्वविद्यालय, रोचेस्टर, न्यूयॉर्क 14627, यूएसए
6यूनिवर्सिटी पेरिस सिटी, सेंटर फॉर नैनोसाइंस एंड नैनोटेक्नोलॉजी (सी2एन), एफ-91120 पलाइस्यू, फ्रांस
7माजुलैब, सीएनआरएस-यूसीए-एसयू-एनयूएस-एनटीयू अंतर्राष्ट्रीय संयुक्त अनुसंधान प्रयोगशाला
8क्वांटम टेक्नोलॉजीज केंद्र, नेशनल यूनिवर्सिटी ऑफ़ सिंगापुर, 117543 सिंगापुर, सिंगापुर

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सार

स्पिन-फोटॉन इंटरफेस (एसपीआई) क्वांटम प्रौद्योगिकियों के प्रमुख उपकरण हैं, जिनका उद्देश्य स्पिन क्वैबिट के बीच क्वांटम जानकारी को सुसंगत रूप से स्थानांतरित करना और ध्रुवीकृत प्रकाश की दालों का प्रसार करना है। हम स्पिन अवस्था की क्वांटम नॉन डिमोलिशन (क्यूएनडी) माप के लिए एसपीआई की क्षमता का अध्ययन करते हैं। एसपीआई द्वारा आरंभ और बिखरने के बाद, एक हल्की नाड़ी की स्थिति स्पिन स्थिति पर निर्भर करती है। इस प्रकार यह एक सूचक स्थिति की भूमिका निभाता है, जानकारी को प्रकाश की स्वतंत्रता की अस्थायी और ध्रुवीकरण डिग्री में एन्कोड किया जाता है। स्पिन-लाइट डायनेमिक्स के पूरी तरह से हैमिल्टनियन रिज़ॉल्यूशन पर निर्माण करते हुए, हम दिखाते हैं कि शून्य और एकल फोटॉन राज्यों की क्वांटम सुपरपोजिशन प्रकाश की सुसंगत दालों से बेहतर प्रदर्शन करती है, जिससे पॉइंटर स्टेट्स उत्पन्न होते हैं जो समान फोटॉन बजट के साथ अधिक भिन्न होते हैं। सुसंगत दालों की तुलना में क्वांटम दालों द्वारा प्रदान किया गया ऊर्जावान लाभ तब बना रहता है जब प्रकाश दालों पर प्रक्षेप्य माप करके शास्त्रीय स्तर पर स्पिन स्थिति की जानकारी निकाली जाती है। प्रस्तावित योजनाएं अत्याधुनिक अर्ध-संचालन उपकरणों में खामियों के खिलाफ मजबूत हैं।

[एम्बेडेड सामग्री]

स्पिन-फोटॉन इंटरफेस (एसपीआई) क्वांटम प्रौद्योगिकियों के प्रमुख उपकरण हैं, जिनका उद्देश्य स्पिन क्वैबिट्स (स्टोरेज क्वैबिट्स) के बीच क्वांटम जानकारी को सुसंगत रूप से स्थानांतरित करना और ध्रुवीकृत प्रकाश (फ्लाइंग क्वैबिट्स) के दालों का प्रसार करना है। क्वांटम प्रौद्योगिकी और क्वांटम मेट्रोलॉजी के क्षेत्र में हाल ही में खोले गए मार्ग का अनुसरण करते हुए, हम क्वांटम संसाधनों का दोहन करके ऊर्जा-कुशल संचालन करने के लिए एसपीआई की क्षमता का पता लगाते हैं। जिस ऑपरेशन का हम विश्लेषण करते हैं वह अधिकांश एसपीआई-आधारित तकनीकी अनुप्रयोगों का मुख्य निर्माण खंड है: स्पिन की क्वांटम गैर-विध्वंस (क्यूएनडी) माप। एसपीआई द्वारा आरंभ और बिखरने के बाद, एक हल्की नाड़ी की स्थिति स्पिन स्थिति पर निर्भर करती है। इस प्रकार यह एक सूचक स्थिति की भूमिका निभाता है, जानकारी को प्रकाश की स्वतंत्रता की अस्थायी और ध्रुवीकरण डिग्री में एन्कोड किया जाता है। हमारा अध्ययन टकराव मॉडल के सामान्यीकरण के आधार पर स्पिन-लाइट गतिशीलता के एक उपन्यास, पूरी तरह से हैमिल्टनियन, संकल्प पर आधारित है। हम निश्चित ऊर्जा पर क्यूएनडी माप की गुणवत्ता पर प्रसार क्षेत्र के विभिन्न फोटोनिक आंकड़ों के प्रभाव का पता लगाते हैं। हम एक कम-ऊर्जा शासन पर ध्यान केंद्रित करते हैं जहां प्रकाश औसतन अधिकतम एक उत्तेजना वहन करता है और एक सुसंगत क्षेत्र की तुलना शून्य और एकल फोटॉन राज्यों के क्वांटम सुपरपोजिशन के साथ करता है। हमने पाया कि उत्तरार्द्ध पहले की तुलना में अधिक सटीक स्पिन के क्यूएनडी माप को जन्म देता है, इसलिए एक ऊर्जावान क्वांटम लाभ प्रदान करता है। हम दिखाते हैं कि क्वांटम डॉट्स के साथ अत्याधुनिक एसपीआई के कार्यान्वयन की यथार्थवादी खामियों के मुकाबले यह लाभ मजबूत है।

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