論文の概要: High-Fidelity Quantum Information Transmission Using a Room-Temperature Nonrefrigerated Lossy Microwave Waveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.12504v7
• Date: Sun, 3 Jul 2022 09:59:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-20 21:11:47.723917
• Title: High-Fidelity Quantum Information Transmission Using a Room-Temperature Nonrefrigerated Lossy Microwave Waveguide
• Title（参考訳）: 室温非冷凍損失マイクロ波導波路を用いた高密度量子情報伝送
• Authors: Montasir Qasymeh, Hichem Eleuch
• Abstract要約: 量子マイクロ波伝送はモジュラー超伝導量子コンピュータと分散量子ネットワークを実現するための鍵である。 送信リンクの入力時の送信量子状態とソース生成量子状態との近接性は、非コヒーレント光子の存在により劣化する。 室温損失導波路を用いた高忠実量子マイクロ波伝送法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum microwave transmission is key to realizing modular superconducting quantum computers and distributed quantum networks. A large number of incoherent photons are thermally generated within the microwave frequency spectrum. The closeness of the transmitted quantum state to the source-generated quantum state at the input of the transmission link (measured by the transmission fidelity) degrades due to the presence of the incoherent photons. Hence, high-fidelity quantum microwave transmission has long been considered to be infeasible without refrigeration [3,4]. In this study, we propose a novel method for high-fidelity quantum microwave transmission using a room-temperature lossy waveguide. The proposed scheme consists of connecting two cryogenic nodes (i.e., a transmitter and a receiver) by the room-temperature lossy microwave waveguide. First, cryogenic preamplification is implemented prior to transmission. Second, at the receiver side, a cryogenic loop antenna is placed inside the output port of the waveguide and coupled to an LC harmonic oscillator located outside the waveguide. The loop antenna converts quantum microwave fields (which contain both signal and noise photons) to a quantum voltage across the coupled LC harmonic oscillator. The loop antenna detector at the receiver is designed to extensively suppress the induced photons across the LC oscillator. The signal transmittance is maintained intact by providing significant preamplification gain. Our calculations show that high-fidelity quantum transmission (i.e., more than 95%) is realized based on the proposed scheme for transmission distances reaching 100 m.
• Abstract（参考訳）: 量子マイクロ波伝送は、モジュラー超伝導量子コンピュータと分散量子ネットワークを実現する鍵である。 マイクロ波周波数スペクトル内に多数の不整合光子を熱的に生成する。 送信リンク(送信忠実度によって測定される)の入力における送信量子状態とソース生成量子状態との近接性は、非コヒーレント光子の存在により劣化する。 したがって、高忠実性量子マイクロ波伝送は、冷蔵なしでは実現不可能であると考えられてきた [3,4]。 本研究では、室温損失導波路を用いた高忠実性量子マイクロ波伝送法を提案する。 提案手法は,室温損失マイクロ波導波路により2つの極低温ノード(送信機と受信機)を接続する。 まず、低温前増幅を伝送前に実施する。 第2に、受信側では、導波管の出力ポート内に低温ループアンテナを配置し、導波管の外側に位置するLC高調波発振器に結合する。 ループアンテナは(信号とノイズ光子の両方を含む)量子マイクロ波場をlc高調波発振器を介して量子電圧に変換する。 受信機のループアンテナ検出器は、LC発振器を横切る誘導光子を広範囲に抑制するように設計されている。 有意なプリアンプゲインを提供することにより、信号透過性は保たれる。 提案手法により,高忠実度量子伝送(95%以上)を実現することができた。

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