論文の概要: Deterministic Quantum Communication Between Fixed-Frequency Superconducting Qubits via Broadband Resonators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.08328v1
• Date: Tue, 09 Dec 2025 07:48:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-10 22:28:07.865965
• Title: Deterministic Quantum Communication Between Fixed-Frequency Superconducting Qubits via Broadband Resonators
• Title（参考訳）: 広帯域共振器による固定周波数超電導量子ビット間の決定論的量子通信
• Authors: Takeaki Miyamura, Zhiling Wang, Kohei Matsuura, Yoshiki Sunada, Keika Sunada, Kenshi Yuki, Jesper Ilves, Yasunobu Nakamura,
• Abstract要約: 遠隔チップ間の量子通信は、大規模超伝導量子コンピュータの実現に不可欠である。 分離したチップ上での固定周波数超伝導量子ビット間の決定論的量子状態移動と遠隔絡み合いの発生を実証する。 共平面導波路共振器と共振器を組み合わせたブロードバンド転送共振器を実装し,100MHz以上の帯域幅を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.0825911951696625
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum communication between remote chips is essential for realizing large-scale superconducting quantum computers. For such communication, itinerant microwave photons propagating through transmission lines offer a promising approach. However, demonstrations to date have relied on frequency-tunable circuit elements to compensate for fabrication-related parameter variations between sender and receiver devices, introducing control complexity and limiting scalability. In this work, we demonstrate deterministic quantum state transfer and remote entanglement generation between fixed-frequency superconducting qubits on separate chips. To compensate for the sender-receiver mismatch, we employ a frequency-tunable photon-generation technique which enables us to adjust the photon frequency without modifying circuit parameters. To enhance the frequency tunability, we implement broadband transfer resonators composed of two coupled coplanar-waveguide resonators, achieving a bandwidth of more than 100 MHz. This broadband design enables successful quantum communication across a 30-MHz range of photon frequencies between the remote qubits. Quantum process tomography reveals state transfer fidelities of around 78% and Bell-state fidelities of around 73% across the full frequency range. Our approach avoids the complexity of the control lines and noise channels, providing a flexible pathway toward scalable quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 遠隔チップ間の量子通信は、大規模超伝導量子コンピュータの実現に不可欠である。 このような通信のために、伝送線を介して伝播するイテナントマイクロ波光子は、有望なアプローチを提供する。 しかし、これまでは周波数可変回路素子に頼って送信機と受信機間のパラメータ変動を補償し、制御の複雑さとスケーラビリティの制限を導入してきた。 本研究では, 分離したチップ上での固定周波数超伝導量子ビット間の決定論的量子状態移動と遠隔絡み合い生成を実証する。 送信者と受信者のミスマッチを補うために、回路パラメータを変更することなく光子周波数を調整できる周波数可変光子生成技術を用いる。 周波数調整性を高めるために、共平面導波路共振器と共振器を組み合わせたブロードバンド転送共振器を実装し、100MHz以上の帯域幅を実現する。 このブロードバンド設計により、遠隔キュービット間の30MHzの光子周波数で量子通信を成功させることができる。 量子プロセストモグラフィーにより、全周波数範囲で約78%、ベル状態の約73%の状態伝達フィドリティが明らかにされる。 我々のアプローチは制御線とノイズチャネルの複雑さを回避し、スケーラブルな量子ネットワークへの柔軟な経路を提供する。

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