論文の概要: Analytical Quantum Full-Wave Analysis of Few-Photon Transport Through a Superconducting Cavity Qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.03015v1
- Date: Tue, 03 Mar 2026 14:11:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-04 21:38:10.829319
- Title: Analytical Quantum Full-Wave Analysis of Few-Photon Transport Through a Superconducting Cavity Qubit
- Title（参考訳）: 超伝導キャビティ量子ビットを用いたFew光子輸送の解析的量子フルウェーブ解析
- Authors: Soomin Moon, Thomas E. Roth,
- Abstract要約: 超伝導量子コンピュータをスケールアップする有望な方法は、プロパゲート光子を使って異なるデバイスを繋ぐことである。
量子インターコネクトの量子情報伝達を 正確にモデル化することは この新興技術の進歩に不可欠です
近年,超伝導回路量子デバイスのための第1回解析量子フルウェーブソリューションの開発が進展している。
- 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: A promising way to scale up superconducting quantum computers is to link different devices together using propagating photons. Correspondingly, accurately modeling the quantum information transfer in such quantum interconnects is critical to advancing this emerging technology. To accomplish this, a full-wave quantum numerical model is essential for describing the few-photon transport characteristics of various components. Unfortunately, validating the accuracy of such numerical models remains a difficult challenge due to the lack of appropriate analytical solutions for standard component types. Recently, progress has been made on creating the first-ever analytical quantum full-wave solutions for a superconducting circuit quantum device. These efforts considered the case of two-photon transport through an empty rectangular waveguide cavity and the interactions of photons inside a closed rectangular waveguide cavity with a transmon qubit formed by a Josephson junction connected across the terminals of a small wire dipole antenna. Here, we advance these efforts by considering the one- and two-photon transport properties through a rectangular waveguide cavity containing a qubit in this form when the cavity is interfaced with via two coaxial ports. Such devices can be used in various ways for quantum interconnects, such as to form parts of a quantum memory or a photon source. We perform this analysis leveraging a quantum input-output theory formalism to derive the relevant single- and two-photon transport characteristics of interest. We then examine the signatures of the nonlinear quantum scattering effects in the good and bad cavity regimes of cavity quantum electrodynamics. In the future, these analytical results can be used to validate numerical full-wave quantum solvers for modeling quantum interconnects.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子コンピュータをスケールアップする有望な方法は、プロパゲート光子を使って異なるデバイスを繋ぐことである。
それに対応して、量子インターコネクトにおける量子情報伝達を正確にモデル化することは、この新興技術の進歩に不可欠である。
これを実現するために、様々な成分の少数光子輸送特性を記述するために、フルウェーブ量子数値モデルが不可欠である。
残念なことに、そのような数値モデルの精度を検証することは、標準成分型に対する適切な解析解が欠如しているため、難しい課題である。
近年,超伝導回路量子デバイスのための第1回解析量子フルウェーブソリューションの開発が進展している。
これらの試みは、空の長方形導波管空洞を通る2光子輸送の事例と、閉じた長方形導波管空洞内の光子の相互作用を、小さなワイヤ双極子アンテナの終端を横切るジョセフソン接合によって形成されたトランモン量子ビットと考慮した。
ここでは,2つの同軸ポートを介してキャビティを接続する場合に,この形状に量子ビットを含む長方形導波路キャビティを通した1光および2光子の輸送特性について考察する。
このようなデバイスは、量子メモリや光子源の一部を形成するなど、様々な方法で量子相互接続に使用することができる。
我々は、量子入力出力理論の形式を利用して、関心の1光と2光の輸送特性を導出する。
次に、空洞量子力学の良質な空洞状態と悪質な空洞状態における非線形量子散乱効果のシグネチャについて検討する。
将来的には、これらの解析結果を用いて、量子相互接続をモデル化するための数値的なフルウェーブ量子ソルバを検証することができる。
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