論文の概要: Basic cell for a quantum microwave router

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.17250v1
• Date: Fri, 21 Nov 2025 13:54:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-24 18:08:19.048424
• Title: Basic cell for a quantum microwave router
• Title（参考訳）: 量子マイクロ波ルータの基本セル
• Authors: Evgeniya Mutsenik, Aidar Sultanov, Leonie Kaczmarek, Matthias Schmelz, Gregor Oelsner, Ronny Stolz, Evgeni Ilichev,
• Abstract要約: 量子ルーティングのためのスケーラブルな基本セルを初めて実験的に実現したことを報告する。 細胞は単一光子レベルで確実に機能し、高光子状態においては、クォービットによって誘導される光子ドレッシングを直接観察する。
• 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 report the first experimental realization of a scalable basic cell for quantum routing, enabling coherent control and exchange of microwave photons between two spatially separated superconducting waveguides coupled via a single transmon qubit. The cell was characterized at 10 mK with an average input signal of approximately 1 photon at approximately 6 GHz, and with the qubit biased to its optimal point to minimize sensitivity to external magnetic fluctuations. By combining steady-state and time-domain measurements, we reconstructed the key parameters of the system, including qubit relaxation and dephasing, waveguide-qubit couplings, and cross-waveguide photon transfer efficiency. The observed performance is consistent with a non-Hermitian Hamiltonian formalism and demonstrates clear limits set by flux bias, temperature, and photon number, in agreement with flux- and temperature-induced dephasing models. Crucially, the cell operates reliably at the single-photon level, and in the high-photon regime we directly observe photon dressing induced by the qubit. These results establish a versatile platform for studying open quantum system phenomena and pave the way for scalable implementations of quantum routing and network nodes.
• Abstract（参考訳）: 量子ルーティングのためのスケーラブルな基本セルの最初の実験的実現を報告し、単一トランモン量子ビットを介して結合された2つの空間分離超伝導導波路間のマイクロ波光子のコヒーレント制御と交換を可能にした。 セルは10mKで、平均入力信号は約1光子で約6GHzで、量子ビットはその最適点に偏り、外部の磁気ゆらぎに対する感度を最小化する。 定常状態と時間領域の測定を組み合わせることで, 量子緩和と劣化, 導波路-量子結合, 導波路-光子伝達効率など, システムの重要なパラメータを再構築した。 観測された性能は非エルミート・ハミルトン形式と一致しており、フラックスバイアス、温度、光子数によって設定された明確な限界をフラックスおよび温度誘起のデファスモデルと一致して示している。 重要なことに、細胞は単一光子レベルで確実に機能し、高光子状態においては、クォービットによって誘導される光子ドレッシングを直接観察する。 これらの結果は、オープン量子系現象を研究するための汎用的なプラットフォームを確立し、量子ルーティングとネットワークノードのスケーラブルな実装の道を開く。

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