論文の概要: A thermal-noise-resilient microwave quantum network traversing 4 K

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.01133v1
• Date: Mon, 03 Mar 2025 03:28:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-05 19:17:25.108654
• Title: A thermal-noise-resilient microwave quantum network traversing 4 K
• Title（参考訳）: 4Kを経由する熱ノイズ耐性マイクロ波量子ネットワーク
• Authors: Jiawei Qiu, Zihao Zhang, Zilin Wang, Libo Zhang, Yuxuan Zhou, Xuandong Sun, Jiawei Zhang, Xiayu Linpeng, Song Liu, Jingjing Niu, Youpeng Zhong, Dapeng Yu,
• Abstract要約: マイクロ波周波数での量子通信は、マイクロ波光子の熱雑音に対する感受性によって制限されている。 2つの超伝導量子ビット間のコヒーレントカップリングを確立する熱ノイズ耐性マイクロ波量子ネットワークを実証する。 我々のアーキテクチャはマイクロ波量子系の温度適合性障壁を克服する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.366070623028758
• License:
• Abstract: Quantum communication at microwave frequencies has been fundamentally constrained by the susceptibility of microwave photons to thermal noise, hindering their application in scalable quantum networks. Here we demonstrate a thermal-noise-resilient microwave quantum network that establishes coherent coupling between two superconducting qubits through a 4 K thermalized niobium-titanium transmission line. By overcoupling the communication channel to a cold load at 10 mK, we suppress the effective thermal occupancy of the channel to 0.06 photons through radiative cooling -- a two-order-of-magnitude reduction below ambient thermal noise. We then decouple the cold load and rapidly transfer microwave quantum states through the channel while it rethermalizes, achieving a 58.5% state transfer fidelity and a 52.3% Bell entanglement fidelity, both exceeding the classical communication threshold. Our architecture overcomes the temperature-compatibility barrier for microwave quantum systems, providing a scalable framework for distributed quantum computing and enabling hybrid quantum networks with higher-temperature semiconductor or photonic platforms.
• Abstract（参考訳）: マイクロ波周波数での量子通信は、マイクロ波光子の熱雑音に対する感受性によって基本的に制限されており、スケーラブルな量子ネットワークにおけるその応用を妨げている。 ここでは、2つの超伝導量子ビット間のコヒーレント結合を4K熱化ニオブ-チタン伝送線を介して確立する熱ノイズ耐性マイクロ波量子ネットワークを示す。 通信チャネルを10mKのコールドロードにオーバーカップリングすることで、放射冷却によりチャネルの有効熱占有率を0.06光子に抑える。 その後、コールドロードを分離し、再熱中にマイクロ波量子状態を再送し、58.5%の状態伝達フィリティと52.3%のベル絡みフィリティを達成し、どちらも古典的な通信閾値を超えた。 我々のアーキテクチャは、マイクロ波量子システムの温度適合性障壁を克服し、分散量子コンピューティングのためのスケーラブルなフレームワークを提供し、高温半導体やフォトニックプラットフォームを用いたハイブリッド量子ネットワークを実現する。

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