論文の概要: Coplanar Antenna Design for Microwave Entangled Signals Propagating in
Open Air
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.03021v3
- Date: Tue, 16 Aug 2022 14:28:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-03 07:21:46.041602
- Title: Coplanar Antenna Design for Microwave Entangled Signals Propagating in
Open Air
- Title（参考訳）: 開放空気中を伝搬するマイクロ波絡み合い信号のコプレーナアンテナ設計
- Authors: Tasio Gonzalez-Raya and Mikel Sanz
- Abstract要約: オープンエアの量子通信プロトコルは、量子資源をクライオスタットから熱雑音に支配される環境に転送できなければならない。
本研究では,コプラナーアンテナの形状を最適に設計し,絡み合いを抑える手法を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Open-air microwave quantum communication and metrology protocols must be able
to transfer quantum resources from a cryostat, where they are created, to an
environment dominated by thermal noise. Indeed, the states carrying such
quantum resources are generated in a cryostat characterized by a temperature
$T_\text{in} \simeq 50 $~mK and an intrinsic impedance $Z_\text{in} = 50 \,
\Omega$. Then, an antenna-like device is required to transfer them with minimal
losses into open air, characterized by an intrinsic impedance of $Z_\text{out}
= 377 \, \Omega$ and a temperature $T_\text{out} \simeq 300$~K. This device
accomplishes a smooth impedance matching between the cryostat and the open air.
Here, we study the transmission of two-mode squeezed thermal states, developing
a technique to design the optimal shape of a coplanar antenna to preserve the
entanglement. Based on a numerical optimization procedure, we find the optimal
shape of the impedance, and we propose a functional ansatz to qualitatively
describe this shape. Additionally, this study reveals that the reflectivity of
the antenna is very sensitive to this shape, so that small changes dramatically
affect the outcoming entanglement, which could have been a limitation in
previous experiments employing commercial antennae. This work is relevant in
the fields of microwave quantum sensing and quantum metrology with special
application to the development of the quantum radar, as well as any open-air
microwave quantum communication protocol.
- Abstract（参考訳）: オープンエアマイクロ波量子通信とメトロロジープロトコルは、それらが生成されるクライオスタットから熱雑音が支配する環境へ量子リソースを転送できる必要がある。
実際、そのような量子リソースを持つ状態は、温度 $t_\text{in} \simeq 50 $~mk と固有インピーダンス $z_\text{in} = 50 \, \omega$ によって特徴づけられる。
そして、アンテナ状の装置は、Z_\text{out} = 377 \, \Omega$および温度$T_\text{out} \simeq 300$~Kの固有のインピーダンスを特徴とする、最小の損失でそれらを屋外に転送する必要がある。
この装置は、クライオスタットと開放空気とのスムーズなインピーダンスマッチングを達成する。
本稿では,2モード圧縮熱状態の伝送について検討し,コプラナーアンテナの最適形状を設計して絡み合いを保存する手法を開発した。
数値最適化手法に基づき,インピーダンスの最適形状を求め,その形状を定性的に記述する関数型ansatzを提案する。
さらに,本研究は,アンテナの反射率をこの形状に非常に敏感なため,従来の商用アンテナを用いた実験では限界であった外向きの絡み合いに小さい変化が劇的に影響することを示した。
この研究は、マイクロ波量子センシングと量子気象学の分野において関係があり、特に量子レーダの開発や、任意の屋外マイクロ波量子通信プロトコルへの応用に寄与する。
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