論文の概要: Piezomechanical scattering loss in electro-optics quantum transducers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.19826v1
• Date: Wed, 24 Sep 2025 07:13:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-02 14:45:58.474065
• Title: Piezomechanical scattering loss in electro-optics quantum transducers
• Title（参考訳）: 電子光学量子トランスデューサにおける圧電体散乱損失
• Authors: Mai Zhang, Xin-Biao Xu, Ming Li, Jia-Qi Wang, Guang-Can Guo, Chang-Ling Zou,
• Abstract要約: 我々は、フォノン放射によるマイクロ波光子の基板への損失をハイブリッド量子デバイスにおける普遍的な散逸機構として、圧電体散乱を同定する。 マイクロ波・光共振器の構成によらず,コヒーレントトランスダクション結合の最適化は必然的に消散を増大させるという基本的なトレードオフを明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.441595698422129
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum transduction between microwave and optical photons is essential for building scalable quantum networks, with electro-optics conversion emerging as a promising approach. Recent experiments, however, observe significant quality factor degradation in superconducting microwave cavities when realizing the electro optics transducers. Here, we identify the piezomechanical scattering, where microwave photon loss through phonon radiation into substrate, as a universal dissipation mechanism in these hybrid quantum devices. By establishing a direct analogy to Rayleigh scattering theory, we derive universal scaling laws governing phononic dissipation process. Our analysis reveals a fundamental trade-off that optimizing coherent transduction coupling inevitably increases dissipation, regardless of the configurations of microwave and optical cavities. We propose potential strategies to overcome this challenge. These findings establish piezomechanical scattering as a critical design constraint for quantum transducers and provide insights to optimize their performances toward practical quantum networking.
• Abstract（参考訳）: マイクロ波と光子間の量子変換はスケーラブルな量子ネットワークの構築に不可欠であり、将来的なアプローチとして電気光学変換が出現する。 しかし、最近の実験では、電気光学変換器を実現する際に超伝導マイクロ波キャビティの著しい品質劣化が観察されている。 ここでは、これらのハイブリッド量子デバイスにおいて、フォノン放射によるマイクロ波光子の基板への損失が普遍的な散逸機構であるピエゾメカニカル散乱を同定する。 レイリー散乱理論の直接的な類似性を確立することにより、音素散逸過程を規定する普遍的スケーリング法則を導出する。 マイクロ波・光共振器の構成によらず,コヒーレントトランスダクション結合の最適化は必然的に消散を増大させるという基本的なトレードオフを明らかにする。 我々はこの課題を克服するための潜在的戦略を提案する。 これらの結果は、量子トランスデューサにとって重要な設計制約としてピエゾメカニカル散乱を確立し、その性能を実用的な量子ネットワークに最適化するための洞察を与える。

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