論文の概要: Universal Quantum Interconnects via Phase-Coherent Four-Wave Mixing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04312v1
• Date: Wed, 03 Dec 2025 23:02:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-05 21:11:45.916557
• Title: Universal Quantum Interconnects via Phase-Coherent Four-Wave Mixing
• Title（参考訳）: 位相コヒーレント4波混合によるユニバーサル量子インターコネクション
• Authors: Hao Zhang, Yang Xu, Linshan Sun, Wei Cui, Robert W. Boyd, Sergio Carbajo,
• Abstract要約: 本稿では,波動関数の位相マッピングを間接的に検証することにより,コヒーレント量子状態伝達の実現可能性を示す。 以上の結果から,多種多様な変換機構を通じて強相コヒーレンスを維持可能であることが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.037316978960977
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum transduction, which enables the coherent conversion of quantum information between disparate physical platforms, is a cornerstone for realizing scalable and interoperable quantum networks. Among various approaches, parametric frequency mixing processes such as four-wave mixing (FWM) offer a promising pathway toward efficient and low-noise transduction. In this work, we demonstrate the feasibility of coherent quantum state transfer by indirectly verifying high-fidelity wavefunction's phase mapping (>99%) from the input field to the generated output field wave. Using a gas-filled hollow-core capillary fiber, we systematically investigate spectral phase evolution across a broad range, including infrared (IR) to ultraviolet (UV) transitions, as well as conversions from telecom-band (1550 nm) to visible (516 nm) and deep-UV (308 nm) wavelengths. Our results reveal that strong phase coherence can be maintained throughout these diverse conversion regimes. Because quantum properties such as coherence and entanglement are intrinsically encoded in both the amplitude and phase of a photonic wavefunction, preserving spectral phase is essential for faithful quantum information transfer. We further show that efficient and phase-preserving transduction can be achieved by tuning system parameters, offering valuable insights into nonlinear coupling dynamics. These findings establish a promising foundation for advancing FWM-based quantum transduction schemes and open new avenues for integrating heterogeneous quantum systems across wide spectral domains within future quantum communication networks.
• Abstract（参考訳）: 異なる物理プラットフォーム間で量子情報のコヒーレントな変換を可能にする量子トランスダクションは、スケーラブルで相互運用可能な量子ネットワークを実現するための基盤となる。 様々なアプローチの中で、4波混合(FWM)のようなパラメトリックな周波数混合プロセスは、効率的かつ低ノイズの伝送への有望な経路を提供する。 本研究では,高忠実度波動関数の位相マッピング(>99%)を入力場から出力フィールド波へ間接的に検証することにより,コヒーレント量子状態伝達の実現可能性を示す。 ガス充填中空核キャピラリーファイバを用いて、赤外線(IR)から紫外線(UV)への移行や、テレコムバンド(1550nm)から可視光(516nm)および深紫外(308nm)波長への変換を含む幅広い範囲のスペクトル相の進化を系統的に研究した。 この結果から, この多種多様な変換機構を通して, 強相コヒーレンスを維持できることが判明した。 コヒーレンスや絡み合いのような量子的性質は本質的にフォトニック波動関数の振幅と位相の両方に符号化されているため、忠実な量子情報伝達にはスペクトル位相を保存することが不可欠である。 さらに,システムパラメータをチューニングし,非線形結合力学に関する貴重な知見を提供することにより,効率よく位相保存型トランスダクションを実現することができることを示す。 これらの知見は、将来の量子通信ネットワークにおいて、FWMベースの量子トランスダクションスキームを推進し、幅広いスペクトル領域にまたがる異種量子システムを統合するための新たな道を開くための有望な基盤を確立する。

関連論文リスト

• Hybrid quantum lattice model: Polaritons, photons, and spin waves propagation [0.0]
  低次元系における量子励起の伝播の制御は量子技術にとって重要である。 本稿では,各格子ユニットが2レベルシステムと相互作用する単一モード共振器を統合する1次元ハイブリッド量子格子モデルを提案する。 この構成は、光-物質結合と量子ビット相互作用の相互作用によって、偏光子、スピン波、光子のコヒーレントな伝播を可能にする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-16T15:12:25Z)
• Crosstalk-Resilient Quantum MIMO for Scalable Quantum Communications [40.44880302154388]
  クロストークは物理的に結合した量子モードが干渉し、信号の忠実度が低下するときに発生する。 本稿では、離散可変量子情報を連続可変モードに符号化することに基づく緩和戦略を提案する。 論理情報の回復を可能にするゲージ固定デコーダの存在を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-26T18:40:26Z)
• Quantum switches for single-photon routing and entanglement generation in waveguide-based networks [0.0]
  量子ノードの相互接続は 量子コンピューティングユニットのスケールアップを 約束します 系力学をコヒーレントに条件付ける量子スイッチとして、追加の量子ビット自由度を活用することを提案する。 ネットワークを横断する単一光子ルーティングにより絡み合った状態を生成するための決定論的プロトコルを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-13T11:37:25Z)
• Quantum interface for telecom frequency conversion based on diamond-type atomic ensembles [0.0]
  ダイヤモンド型4波混合(FWM)とルビジウムエネルギー準位を用いた量子周波数変換(QFC)機構について検討した。 還元密度演算理論を用いることで、このダイヤモンド型FWMスキームは高忠実度で量子特性を維持できることを示した。 この研究は、分散量子コンピューティングと長距離量子通信において、このスキームを前進させるための重要な基礎となる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-18T07:36:30Z)
• Hyper-entanglement between pulse modes and frequency bins [101.18253437732933]
  2つ以上のフォトニック自由度(DOF)の間の超絡み合いは、新しい量子プロトコルを強化し有効にすることができる。 パルスモードと周波数ビンとの間に超絡み合った光子対の生成を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-04-24T15:43:08Z)
• Characterization of Quantum Frequency Processors [0.0]
  周波数ビン量子ビットは波長多重光波通信とユニークなシナジーを持つ。 量子周波数プロセッサ(QFP)は、標準の通信部品を利用するゲート合成のためのスケーラブルなパスを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-03T02:08:07Z)
• Quantum-limited millimeter wave to optical transduction [50.663540427505616]
  量子情報の長距離伝送は、分散量子情報プロセッサの中心的な要素である。 トランスダクションへの現在のアプローチでは、電気ドメインと光ドメインの固体リンクが採用されている。 我々は、850ドルRbの低温原子をトランスデューサとして用いたミリ波光子の光子への量子制限変換を実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-20T18:04:26Z)
• Quantum Phases of Matter on a 256-Atom Programmable Quantum Simulator [41.74498230885008]
  決定論的に作成された中性原子の2次元配列に基づくプログラマブル量子シミュレータを実証する。 我々は高忠実度反強磁性状態の生成と特徴付けによりシステムをベンチマークする。 次に、相互作用とコヒーレントレーザー励起の間の相互作用から生じるいくつかの新しい量子相を作成し、研究する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-22T19:00:04Z)
• Generating Spatially Entangled Itinerant Photons with Waveguide Quantum Electrodynamics [43.53795072498062]
  本研究では、導波路に直接結合する超伝導トランスモン量子ビットを用いて、そのような光子の決定論的生成を示す。 我々は2光子N00N状態を生成し、放出された光子の状態と空間的絡み合いが量子ビット周波数で調節可能であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-03-16T16:03:27Z)
• Frequency-Domain Quantum Interference with Correlated Photons from an Integrated Microresonator [96.25398432840109]
  チップ型マイクロ共振器から発生するスペクトル的に異なる光子による周波数領域のHong-Ou-Mandel干渉を報告する。 本研究は周波数領域における高忠実度2光子操作の選択的ツールとして4波長混合を確立する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-03-14T01:48:39Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。