論文の概要: Quantum Enhanced Dark-Matter Search with Entangled Fock States in High-Quality Cavities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26754v1
• Date: Thu, 30 Oct 2025 17:47:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.949698
• Title: Quantum Enhanced Dark-Matter Search with Entangled Fock States in High-Quality Cavities
• Title（参考訳）: 高品位キャビティにおけるアンタングルフォック状態を用いた量子強化ダークマターサーチ
• Authors: Benjamin Freiman, Xinyuan You, Andy C. Y. Li, Raphael Cervantes, Taeyoon Kim, Anna Grasselino, Roni Harnik, Yao Lu,
• Abstract要約: 超伝導キャビティの配列を$m$-photon Fock状態にして,波状ダークマターを検出するための量子化プロトコルを提案する。 量子状態をエンタングルメント分布演算で分散し、再構成することにより、走査率は$N2(m+1)$とスケールし、熱励起が支配的な背景となる。 理論的解析と数値シミュレーションにより,デコヒーレンスやビームスプリッタの不忠実さを含む付加ノイズ源に対する提案手法の堅牢性を評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6533442071476254
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a quantum-enhanced protocol for detecting wave-like dark matter using an array of $N$ entangled superconducting cavities initialized in an $m$-photon Fock state. By distributing and recollecting the quantum state with an entanglement-distribution operation, the scan rate scales as $N^2(m+1)$ while thermal excitation is the dominant background, significantly outperforming classical single-cavity methods under matched conditions. We evaluate the robustness of our scheme against additional noise sources, including decoherence and beamsplitter infidelity, through theoretical analysis and numerical simulations. In practice, the key requirements, namely high-Q superconducting radio-frequency cavities that support long integration times, high-fidelity microwave beamsplitters, and universal cavity control, are already available on current experimental platforms, making the protocol experimentally feasible.
• Abstract（参考訳）: 我々は、$m$- Photon Fock状態で初期化された$N$エンタングルド超伝導キャビティの配列を用いて、波状ダークマターを検出するための量子強化プロトコルを提案する。 量子状態をエンタングルメント分布演算で分散し、再計算することにより、スキャンレートは$N^2(m+1)$とスケールし、熱励起は支配的な背景であり、マッチした条件下では古典的な単一キャビティ法を著しく上回る。 理論的解析と数値シミュレーションにより,デコヒーレンスやビームスプリッタの不忠実さを含む付加ノイズ源に対する提案手法の堅牢性を評価する。 実際には、長い積分時間をサポートする高Q超伝導高周波キャビティ、高忠実度マイクロ波ビームスプリッター、普遍キャビティ制御といった重要な要件が、現在の実験プラットフォームで既に利用可能であり、このプロトコルを実験的に実現可能である。

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