2光子の6 qubitハイパーエンタングルされたベル状態の完全な非破壊分析をクロスカーの非線形性の支援

量子システムの数度自由度（DOF）の絡み合いであるハイパーレンタンメントは、量子通信のチャネル容量とそのセキュリティの両方を主に増やすために使用できるため、多くの注目を集めています。ここでは、2つの縦方向の運動量DOFと偏光DOFを含む破壊なしのクロスカーナリネアリティの助けを借りて、3つのDOFの2光子系のハイパーエントグラウンドベル状態を完全に区別する最初のスキームを提示します。横断的な非線形性を使用して、異なるDOFでパリティチェック測定を行い、2光子システムのベル状態を分析するために使用できる量子非疎外検出器を構築します。2光子6キットのハイパーエンタングル型ベル状態分析の完全なスキームは、量子情報の実用的なアプリケーション、特に長距離大容量の量子通信に役立つ可能性があります。

Hyperentanglement, the entanglement in several degrees of freedom (DOFs) of a quantum system, has attracted much attention as it can be used to increase both the channel capacity of quantum communication and its security largely. Here, we present the first scheme to completely distinguish the hyperentangled Bell states of two-photon systems in three DOFs with the help of cross-Kerr nonlinearity without destruction, including two longitudinal momentum DOFs and the polarization DOF. We use cross-Kerr nonlinearity to construct quantum nondemolition detectors which can be used to make a parity-check measurement and analyze Bell states of two-photon systems in different DOFs. Our complete scheme for two-photon six-qubit hyperentangled Bell-state analysis may be useful for the practical applications in quantum information, especially in long-distance high-capacity quantum communication.