論文の概要: Reservoir-Engineered Refrigeration of a Superconducting Cavity with Double-Quantum-Dot Spin Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.09516v3
• Date: Tue, 20 Jan 2026 02:09:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-21 18:45:13.534147
• Title: Reservoir-Engineered Refrigeration of a Superconducting Cavity with Double-Quantum-Dot Spin Qubits
• Title（参考訳）: 二重量子ドットスピンビットを用いた超電導キャビティの貯留層冷凍
• Authors: Daryoosh Vashaee, Jahanfar Abouie,
• Abstract要約: 超伝導マイクロ波空洞の貯留層冷凍に関する解析的考察を行った。 DQDを分光素子としてではなく、調整可能なエンジニアリングされた貯水池として扱うことで、人口、コヒーレンス、ライン幅、およびデトゥニングのゲート制御が、光子発生死の効果的なプロセスをどのように定義しているかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We present an analytically tractable theory of reservoir-engineered refrigeration of a superconducting microwave cavity and map it onto a realistic solid-state implementation based on gate-defined double-quantum-dot (DQD) spin qubits. Treating the DQD not as a spectroscopic element but as a tunable engineered reservoir, we show how gate control of populations, coherences, linewidths, and detuning defines an effective photon birth-death process with predictable detailed balance. This framework yields closed-form expressions for the cavity steady state, identifies cooling bounds and detuning-dependent refrigeration valleys, and clarifies when refrigeration can drive the cavity below both the bath temperature and the DQD setpoint. By distinguishing refreshed (collision-like) and persistent reservoir regimes, we show how memory effects, saturation, and dark-state formation constrain cooling in realistic devices, while collective bright-mode coupling in a two-dot configuration can enhance refrigeration subject to mismatch and dephasing, as confirmed by numerical Lindblad simulations demonstrating targeted millikelvin cavity cooling relevant for cryogenic circuit-QED architectures.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 超伝導マイクロ波空洞の貯留層冷凍に関する解析的考察を行い, ゲート定義二重量子ドット(DQD)スピン量子ビットに基づく現実的な固体実装にマッピングする。 DQDを分光素子としてではなく、調整可能なエンジニアリングされた貯水池として扱うことで、個体群、コヒーレンス、線幅、およびデトゥニングのゲート制御が、予測可能な詳細なバランスを伴う効果的な光子誕生死過程を定義する方法を示す。 本枠組みは, 空洞定常状態に対する閉形式式を導出し, 冷却境界と脱調依存性の冷蔵谷を同定し, 空洞が浴温度とDQD設定点の下の空洞を駆動できるかどうかを明らかにする。 低温回路-QEDアーキテクチャに関連するミリケルビン空洞冷却を目標としたリンドブラッドシミュレーションで確認したように、2ドット構成の集合的明るいモードカップリングは、リフレッシュされた(コリジョンのような)保存状態と永続的な貯水池状態の区別によって、現実的なデバイスにおける記憶効果、飽和、暗状態形成の制約冷却がどのように行われるかを示す。

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