論文の概要: Amplifying Decoherence-Free Many-Body Interactions with Giant Atoms Coupled to Parametric Waveguide
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.16232v1
- Date: Thu, 18 Dec 2025 06:23:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-19 18:10:31.947398
- Title: Amplifying Decoherence-Free Many-Body Interactions with Giant Atoms Coupled to Parametric Waveguide
- Title（参考訳）: パラメトリック導波路に結合した巨大原子とのデコヒーレンスフリー多体相互作用の増幅
- Authors: Xin Wang, Zhao-Min Gao,
- Abstract要約: 我々は、(2)$非線形性に基づいて、巨大原子と進行波パラメトリック導波路を組み合わせた量子プラットフォームを開発する。
異なる結合点間の破壊的干渉を利用することにより、巨大原子間の相互作用は著しく増強されるだけでなく、圧縮された雑音にも免疫する。
我々のアーキテクチャは、強い相関物理学の量子シミュレーションのための多用途でスケーラブルなプラットフォームを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6641231031729173
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Parametric amplification offers a powerful means to enhance quantum interactions through field squeezing, yet it typically introduces additional noise which accelerates quantum decoherence, a major obstacle for scalable quantum information processing. The squeezing field is implemented in cavities rather than continuous waveguides, thereby limiting its scalability for applications in quantum simulation. Giant atoms, which couple to waveguides at multiple points, provide a promising route to mitigate dissipation via engineered interference, enabling decoherence-free interactions. We extend the squeezing-amplified interaction to a novel quantum platform combining giant atoms with traveling-wave parametric waveguides based on $χ^{(2)}$ nonlinearity. By exploiting destructive interference between different coupling points, the interaction between giant atoms is not only significantly enhanced but also becomes immune to squeezed noise. Unlike conventional waveguide quantum electrodynamics without a squeezing pump, the giant emitters exhibit both exchange and pairing interactions, making this platform particularly suitable for simulating many-body quantum physics. More intriguingly, the strengths of these interactions can be smoothly tuned by adjusting the squeezing and coupling parameters. Our architecture thus provides a versatile and scalable platform for quantum simulation of strongly correlated physics and paves the way toward robust quantum control in many-body regimes.
- Abstract（参考訳）: パラメトリック増幅は、場のスクイーズによって量子相互作用を強化する強力な手段を提供するが、通常、スケーラブルな量子情報処理の大きな障害である量子デコヒーレンスを加速する追加ノイズを導入する。
スクイージング場は連続導波路ではなくキャビティで実装され、量子シミュレーションにおける応用のスケーラビリティが制限される。
複数の点で導波路を結合する巨大原子は、工学的な干渉によって散逸を緩和し、脱コヒーレンスのない相互作用を可能にする、有望な経路を提供する。
我々は、squeezing-amplified interaction を、巨大原子と移動波パラメトリック導波路を組み合わせた新しい量子プラットフォームへ拡張する。
異なる結合点間の破壊的干渉を利用することにより、巨大原子間の相互作用は著しく増強されるだけでなく、圧縮された雑音にも免疫する。
従来の導波管の量子電磁力学とは異なり、ジャイアントエミッターは交換とペアリングの両方の相互作用を示しており、このプラットフォームは多体量子物理学のシミュレーションに特に適している。
より興味深いことに、これらの相互作用の強さは、スクイーズとカップリングパラメータを調整することで円滑に調整することができる。
我々のアーキテクチャは、強く相関した物理学の量子シミュレーションのための汎用的でスケーラブルなプラットフォームを提供し、多体状態における堅牢な量子制御への道を開く。
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