論文の概要: Metamaterials in Superconducting and Cryogenic Quantum Technologies

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20047v1
• Date: Tue, 24 Jun 2025 23:08:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.555499
• Title: Metamaterials in Superconducting and Cryogenic Quantum Technologies
• Title（参考訳）: 超伝導・低温量子技術におけるメタマテリアル
• Authors: Alex Krasnok,
• Abstract要約: フォールトトレラント量子コンピュータの開発は、量子ビットコヒーレンス、接続性、スケーラビリティの課題に直面している。 本総説では, メタマテリアル, オンデマンド電磁特性を有する人工構造を変換解として確立する。
• 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: The development of fault-tolerant quantum computers based on superconducting circuits faces critical challenges in qubit coherence, connectivity, and scalability. This review establishes metamaterials, artificial structures with on-demand electromagnetic properties, as a transformative solution. By engineering the photonic density of states, metamaterials can suppress decoherence via the Purcell effect and create multi-mode quantum buses for hardware-efficient control and long-range qubit coupling. We provide a comprehensive overview, from foundational principles and Hamiltonian engineering to the materials science of high-coherence devices. We survey state-of-the-art performance, highlighting record coherence times and coupling strengths achieved through metamaterial design. Furthermore, we explore advanced applications where engineered environments give rise to exotic excitations and topologically protected states, enabling novel error correction schemes and qubit architectures. Ultimately, we argue that metamaterials are evolving from passive components into the core architectural element of next-generation quantum technologies, paving a viable path toward scalable quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 超伝導回路に基づくフォールトトレラント量子コンピュータの開発は、量子ビットコヒーレンス、接続性、スケーラビリティにおいて重要な課題に直面している。 本総説では, メタマテリアル, オンデマンド電磁特性を有する人工構造を変換解として確立する。 状態のフォトニック密度を工学することにより、メタマテリアルはパーセル効果によるデコヒーレンスを抑制し、ハードウェア効率の制御と長距離量子ビット結合のためのマルチモード量子バスを作成することができる。 基礎原理とハミルトン工学から高コヒーレンス装置の材料科学まで、包括的概要を提供する。 メタマテリアル設計によって達成された記録的コヒーレンス時間と結合強度を強調した。 さらに,工学的環境がエキゾチックな励起や位相的に保護された状態を生み出し,新しい誤り訂正スキームやキュービットアーキテクチャを実現する先進的なアプリケーションについても検討する。 究極的には、メタマテリアルは受動的コンポーネントから次世代量子技術のコアアーキテクチャ要素へと進化し、スケーラブルな量子計算への実行可能な道を歩みつつあると論じる。

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