論文の概要: Shaping frequency-tunable single photons for quantum networking in waveguide QED

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.01649v1
• Date: Mon, 02 Mar 2026 09:29:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-03 19:50:56.790854
• Title: Shaping frequency-tunable single photons for quantum networking in waveguide QED
• Title（参考訳）: 導波路QEDにおける量子ネットワークのための周波数可変単一光子の形成
• Authors: Álvaro Pernas, Álvaro Gómez-León, Ricardo Puebla,
• Abstract要約: 量子ネットワークにおけるノード間の量子情報の交換は、現代の技術における主要な課題の1つである。 ここでは、自然周波数に対して任意に変形した単一光子を形成するために必要な制御を導出する。 これらの制御によって、現実的なネットワークの非共鳴ノードと遠方ノード間の周波数選択的量子状態伝達が可能となることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The exchange of quantum information among nodes in a quantum network is one of the main challenges in modern technologies. Superconducting waveguide QED networks hold great potential for realizing distributed quantum computation, where distinct nodes communicate via itinerant single photons. Yet, different frequencies among the nodes restrict their applicability and limit scalability. Here we derive the controls required to shape single photons arbitrarily detuned with respect to their natural frequency, allowing thus for an on-demand and deterministic exchange of quantum information among frequency detuned nodes. We provide a theoretical framework, analyzing the properties of the controls for typical photon shapes, identifying operation regimes amenable for experimental realization. We then show how these controls enable frequency-selective quantum state transfer among non-resonant and distant nodes of a realistic network. In addition, we also provide a simple extension for remote entanglement generation between these nodes. The suitability and high-fidelity of these protocols is supported by numerical simulations, highlighting the novel networking possibilities unlocked when shaping frequency-tunable single photons.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークにおけるノード間の量子情報の交換は、現代の技術における主要な課題の1つである。 超伝導導波路QEDネットワークは分散量子計算を実現する大きな可能性を秘めている。 しかし、ノード間の異なる周波数は適用性を制限し、スケーラビリティを制限します。 ここでは、自然周波数に対して任意にデチュードされた単一光子を形成するために必要な制御を導出し、これにより、周波数デチュードされたノード間で、オンデマンドで決定論的に量子情報の交換を可能にする。 本研究では, 典型的な光子形状の制御特性を解析し, 実験実現に有効な操作条件を同定する理論的枠組みを提案する。 次に、これらの制御が現実的なネットワークの非共鳴ノードと遠方ノードの間で周波数選択的量子状態伝達を可能にする方法を示す。 さらに、これらのノード間のリモート・エンタングルメント生成のための簡単な拡張も提供する。 これらのプロトコルの適合性と高忠実性は数値シミュレーションによって支えられ、周波数可変単一光子を形成する際に解き放たれた新しいネットワークの可能性を強調している。

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