論文の概要: Microwave-to-Optical Quantum Transduction of Photons for Quantum Interconnects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.26349v1
- Date: Tue, 30 Sep 2025 14:53:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-01 17:09:04.58838
- Title: Microwave-to-Optical Quantum Transduction of Photons for Quantum Interconnects
- Title（参考訳）: 量子配線用光子のマイクロ波-光量子変換
- Authors: Akihiko Sekine, Ryo Murakami, Yoshiyasu Doi,
- Abstract要約: マイクロ波-光量子変換は超伝導量子コンピューティングの分野において特に関心がある。
本稿では,マイクロ波と光子間の量子トランスダクションに関する最近の理論的および実験的研究を概説する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3186130813218338
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The quantum transduction, or equivalently quantum frequency conversion, is vital for the realization of, e.g., quantum networks, distributed quantum computing, and quantum repeaters. The microwave-to-optical quantum transduction is of particular interest in the field of superconducting quantum computing, since interconnecting dilution refrigerators is considered inevitable for realizing large-scale quantum computers with fault-tolerance. In this review, we overview recent theoretical and experimental studies on the quantum transduction between microwave and optical photons. We describe a generic theory for the quantum transduction employing the input-output formalism, from which the essential quantities characterizing the transduction, i.e., the expressions for the transduction efficiency, the added noise, and the transduction bandwidth are derived. We review the major transduction methods that have been experimentally demonstrated, focusing the transduction via the optomechanical effect, the electro-optic effect, the magneto-optic effect, and the atomic ensembles. We also briefly review the recent experimental progress on the quantum transduction from superconducting qubit to optical photon, which is an important step toward the quantum state transfer between distant superconducting qubits interconnected over optical fibers.
- Abstract（参考訳）: 量子変換(quantum transduction)は、量子ネットワーク、分散量子コンピューティング、量子リピータの実現に不可欠である。
マイクロ波から光への量子トランスダクションは超伝導量子コンピューティングの分野において特に関心がある。
本稿では,マイクロ波と光子間の量子トランスダクションに関する最近の理論的および実験的研究を概説する。
本稿では、入力出力形式を用いた量子トランスダクションの一般的な理論について述べる。そこから、トランスダクションを特徴付ける必須量、すなわち、トランスダクション効率の表現、付加雑音、およびトランスダクション帯域幅を導出する。
本稿では,光学効果,電気光学効果,磁気光学効果,原子アンサンブルによるトランスダクションに着目し,実験的に実証された主要なトランスダクション法について概説する。
また、超伝導量子ビットから光光子への量子トランスダクションの最近の実験的進展を概観し、光ファイバー上で相互接続された遠方超伝導量子ビット間の量子状態移動に向けた重要なステップである。
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