論文の概要: Pump Free Microwave-Optical Quantum Transduction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.05096v1
• Date: Thu, 04 Dec 2025 18:57:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-05 21:11:46.330204
• Title: Pump Free Microwave-Optical Quantum Transduction
• Title（参考訳）: ポンプ自由マイクロ波光量子トランスダクション
• Authors: Fangxin Li, Jaesung Heo, Zhaoyou Wang, Andrew P. Higginbotham, Alexander A. High, Liang Jiang,
• Abstract要約: 時間ビン符号化M-O Bellペアを生成するポンプフリー方式を提案する。 提案手法は,最先端のスピン光学インタフェースと強く結合したスピン-マイクロ波の設計を組み合わせることで,M-Oベル対を1kヘルツ以上で生成することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.696886559001676
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Distributed quantum computing involves superconducting computation nodes operating at microwave frequencies, which are connected by long-distance transmission lines that transmit photons at optical frequencies. Quantum transduction, which coherently converts between microwave and optical (M-O) photons, is a critical component of such an architecture. Current approaches are hindered by the unavoidable problem of device heating due to the optical pump. In this work, we propose a pump-free scheme based on color centers that generates time-bin encoded M-O Bell pairs. Our scheme first creates spin-photon entanglement and then converts the spin state into a time-bin-encoded microwave photon using a strongly coupled Purcell-enhanced resonator. In our protocol, the microwave retrieval is heralded by detecting the microwave signal with a three-level transmon. We have analyzed the resulting Bell state fidelity and generation probability of this protocol. Our simulation shows that by combining a state-of-the-art spin-optical interface with our proposed strongly-coupled spin-microwave design, the pump-free scheme can generate M-O Bell pairs at a heralding rate exceeding one kilohertz with near-unity fidelity, which establishes the scheme as a promising source for M-O Bell pairs.
• Abstract（参考訳）: 分散量子コンピューティングはマイクロ波周波数で動作する超伝導計算ノードを含み、光周波数で光子を伝送する長距離伝送線で接続される。 マイクロ波と光(M-O)光子をコヒーレントに変換する量子トランスダクションは、そのようなアーキテクチャの重要な構成要素である。 現在のアプローチは、光ポンプによるデバイス加熱の避けられない問題によって妨げられている。 本研究では,時間ビンエンコードされたM-Oベルペアを生成するカラーセンタに基づくポンプフリー方式を提案する。 提案手法はまずスピン光子エンタングルメントを生成し,その後強く結合されたパーセル共振器を用いてスピン状態をタイムビン符号化マイクロ波光子に変換する。 本プロトコルでは,マイクロ波信号の3レベルトランスモン検出によりマイクロ波検索を行う。 このプロトコルのベル状態の忠実度と生成確率を解析した。 提案する強結合型スピンマイクロ波設計と最先端のスピン光学インタフェースを組み合わせることで,M-Oベル対を約1kヘルツ以上で生成し,M-Oベル対の有望な情報源として確立することを示す。

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