論文の概要: Topology-Enhanced Superconducting Qubit Networks for In-Sensor Quantum Information Processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.13228v1
• Date: Thu, 17 Jul 2025 15:40:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-18 20:10:24.558116
• Title: Topology-Enhanced Superconducting Qubit Networks for In-Sensor Quantum Information Processing
• Title（参考訳）: センサ内量子情報処理のためのトポロジー強化超電導量子ビットネットワーク
• Authors: J. Settino, G. G. Luciano, A. Di Bartolomeo, P. Silvestrini, M. Lisitskiy, B. Ruggiero, F. Romeo,
• Abstract要約: 誘導結合型超伝導フラックス量子ビットネットワークの磁気応答に及ぼすトポロジーの影響について検討する。 断面配列における特異な結合行列は, 線形配列と比較して磁束応答を著しく向上させることがわかった。 これらの結果は、関数指向超伝導量子回路の定量的設計基準を確立する。
• 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: We investigate the influence of topology on the magnetic response of inductively coupled superconducting flux-qubit networks. Using exact diagonalization methods and linear response theory, we compare the magnetic response of linear and cross-shaped array geometries, used as paradigmatic examples. We find that the peculiar coupling matrix in cross-shaped arrays yields a significant enhancement of the magnetic flux response compared to linear arrays, this network-topology effect arising from cooperative coupling among the central and the peripheral qubits. These results establish quantitative design criteria for function-oriented superconducting quantum circuits, with direct implications for advancing performance in both quantum sensing and quantum information processing applications. Concerning the latter, by exploiting the non-linear and high-dimensional dynamics of such arrays, we demonstrate their suitability for quantum reservoir computing technology. This dual functionality suggests a novel platform in which the same device serves both as a quantum-limited electromagnetic sensor and as a reservoir capable of signal processing, enabling integrated quantum sensing and processing architectures.
• Abstract（参考訳）: 誘導結合型超伝導フラックス量子ビットネットワークの磁気応答に及ぼすトポロジーの影響について検討する。 正確な対角化法と線形応答理論を用いて、線形および断面配列ジオメトリーの磁気応答をパラダイム的な例として比較する。 交差配列における特異結合行列は, 中心および周辺量子ビット間の協調結合から生じるネットワークトポロジー効果である線形配列と比較して, 磁束応答の顕著な向上をもたらすことがわかった。 これらの結果は、関数指向超伝導量子回路の定量的設計基準を確立し、量子センシングと量子情報処理の両方の性能向上に直接的な意味を持つ。 後者については、そのようなアレイの非線形および高次元のダイナミクスを利用して、量子貯水池計算技術に対するそれらの適合性を実証する。 この二重機能は、同じデバイスが量子制限電磁センサとして機能し、信号処理が可能な貯水池として機能し、統合された量子センシングと処理アーキテクチャを実現する新しいプラットフォームを示唆している。

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