論文の概要: Accurate and Scalable Simulation of Cavity-Based Networks in Modular Quantum Architectures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.13896v1
• Date: Tue, 19 Aug 2025 15:01:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-20 15:36:31.968718
• Title: Accurate and Scalable Simulation of Cavity-Based Networks in Modular Quantum Architectures
• Title（参考訳）: モジュール量子アーキテクチャにおけるキャビティベースネットワークの高精度かつスケーラブルなシミュレーション
• Authors: Sahar Ben Rached, Zezhou Sun, Guilu Long, Santiago Rodrigo, Carmen G. Almudéver, Eduard Alarcón, Sergi Abadal,
• Abstract要約: キャビティを介する相互接続は、モジュラー量子コンピュータをスケールするための有望なプラットフォームである。 まず、Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP)プロトコルを用いて、決定論的チップ間量子状態伝達のダイナミクスをモデル化する。 次に,NetSquidシミュレータを拡張して,チップ間状態伝達と絡み合いの発生を媒介するキャビティベースの通信チャネルをサポートする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1433046259345625
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Cavity-mediated interconnects are a promising platform for scaling modular quantum computers by enabling high-fidelity inter-chip quantum state transmission and entanglement generation. In this work, we first model the dynamics of deterministic inter-chip quantum state transfer using the Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP) protocol, analyzing fidelity loss mechanisms under experimentally achievable qubit-cavity coupling and decoherence parameters. We then extend the NetSquid simulator, typically used for simulating long-range quantum communication networks, to support cavity-based communication channels for mediating inter-chip state transfer and entanglement generation. We model cavities as amplitude damping channels parameterized by physical system characteristics; cavity decay rate k and qubit-cavity coupling strength g, and analyze the impact of intrinsic qubit decoherence factors dictated by T1 and T2 times. Our simulations accurately represent the system's dynamics in both strong and weak coupling regimes, and identify critical trade-offs between fidelity, latency, and noise factors. The proposed framework supports faithful modeling and scalable simulation of modular architectures, and provides insights into design optimization for practical quantum network implementations.
• Abstract（参考訳）: キャビティを介する相互接続は、高忠実なチップ間量子状態伝送と絡み合い生成を可能にし、モジュラー量子コンピュータをスケールするための有望なプラットフォームである。 本研究では、まず、Stimulated Raman Adiabatic Passage (STIRAP)プロトコルを用いて、決定論的量子状態移動のダイナミクスをモデル化し、実験により達成可能なqubit-cavity結合とデコヒーレンスパラメータの下でのフィデリティ損失機構を解析する。 次に、長い範囲の量子通信ネットワークのシミュレーションに使用されるNetSquidシミュレータを拡張し、チップ間状態転送と絡み合い発生を仲介するためのキャビティベースの通信チャネルをサポートする。 キャビティを物理系の特性によってパラメータ化された振幅減衰チャネルとしてモデル化し, キャビティ崩壊率kとクビット共役強度gをモデル化し, T1倍, T2倍の内在性クビット脱コヒーレンス因子の影響を解析した。 我々のシミュレーションは、強い結合状態と弱い結合状態の両方におけるシステムのダイナミクスを正確に表現し、忠実さ、レイテンシ、ノイズ要因の間の重要なトレードオフを特定する。 提案するフレームワークは,モジュールアーキテクチャの忠実なモデリングとスケーラブルなシミュレーションをサポートし,実用的な量子ネットワーク実装の設計最適化に関する洞察を提供する。

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