論文の概要: Perfect quantum state transfer in a dispersion-engineered waveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.20212v1
• Date: Tue, 23 Dec 2025 10:05:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-24 19:17:49.822223
• Title: Perfect quantum state transfer in a dispersion-engineered waveguide
• Title（参考訳）: 分散工学導波路における完全量子状態伝達
• Authors: Zeyu Kuang, Oliver Diekmann, Lorenz Fischer, Stefan Rotter, Carlos Gonzalez-Ballestero,
• Abstract要約: 高忠実度状態転移は基本的に時間反転対称性によって制限される。 導波路の分散関係を調整することにより、ある量子ビットが発する光子パルスを受動的にその時間反転に変換し、完全な吸収を可能にする方法を提案する。
• 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: High-fidelity state transfer is fundamentally limited by time-reversal symmetry: one qubit emits a photon with a certain temporal pulse shape, whereas a second qubit requires the time-reversed pulse shape to efficiently absorb this photon. This limit is often overcome by introducing active elements. Here, we propose an alternative solution: by tailoring the dispersion relation of a waveguide, the photon pulse emitted by one qubit is passively reshaped into its time-reversed counterpart, thus enabling perfect absorption. We analytically derive the optimal dispersion relations in the limit of small and large qubit-qubit separations, and numerically extend our results to arbitrary separations via multiparameter optimization. We further propose a spatially inhomogeneous waveguide that renders the state transfer robust to variations in qubit separations. In all cases, we obtain near-unity transfer fidelity (>= 98%). Our dispersion-engineered waveguide provides a compact and passive route toward on-chip quantum networks, highlighting engineered dispersion as a powerful resource in waveguide quantum electrodynamics.
• Abstract（参考訳）: 1キュービットは特定の時間パルス形状の光子を放出し、もう1キュービットは時間反転パルス形状を必要としてこの光子を効率的に吸収する。 この制限はしばしばアクティブな要素を導入することで克服される。 ここでは、導波路の分散関係を調整することにより、1量子ビットで放射される光子パルスをパッシブに逆転させ、完全な吸収を可能にする方法を提案する。 我々は、小および大量子ビット分離の極限における最適分散関係を解析的に導出し、その結果を多パラメータ最適化により任意の分離に数値的に拡張する。 さらに,空間的に不均一な導波路を提案し,量子ビット分離のばらつきに頑健な状態転送を行う。 いずれの場合も、ほぼ一様転移率(>=98%)を得る。 我々の分散工学的導波路は、オンチップ量子ネットワークへのコンパクトかつ受動的経路を提供し、導波路量子力学における強力な資源として、工学的分散を強調する。

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