論文の概要: Temporal-Mode Engineering for Multiplexed Microwave Photons and Mode-Selective Quantum State Transfer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.10506v1
• Date: Wed, 11 Mar 2026 07:59:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-12 16:22:32.83994
• Title: Temporal-Mode Engineering for Multiplexed Microwave Photons and Mode-Selective Quantum State Transfer
• Title（参考訳）: 多重マイクロ波光子の時間変調工学とモード選択量子状態伝達
• Authors: Keika Sunada, Takeaki Miyamura, Kohei Matsuura, Zhiling Wang, Jesper Ilves, Shingo Kono, Yasunobu Nakamura,
• Abstract要約: 本研究では,光子波パケットの時間モードの利用について実験的に検討する。 固定周波数トランスモン量子ビットを用いた光子整形法により、単一マイクロ波光子を生成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.387639858052336
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum communication between distant superconducting qubits on separate chips using itinerant microwave photons has been studied to realize distributed quantum information processing. To enhance information capacity and fault tolerance in quantum networks, it is beneficial to encode a large quantity of quantum information using auxiliary degrees of freedom of these photons. In this work, we experimentally investigate the use of temporal modes of photon wave packets. Through the photon-shaping technique with a fixed-frequency transmon qubit, we generate single microwave photons in four orthogonal temporal modes propagating along a waveguide. We demonstrate mode-selective absorption across orthogonal modes via the time-reversed process of emission, achieving absorption efficiencies exceeding 0.89 for mode-matched cases, while remaining below 0.13 for orthogonal modes. Photons rejected by a given receiver mode can remain mutually orthogonal, enabling selective absorption at subsequent receivers in future multi-node architectures. These results highlight the feasibility of temporal-mode engineering for constructing a higher-dimensional orthogonal basis for multiplexed quantum networks.
• Abstract（参考訳）: マイクロ波光子を用いた別のチップ上での遠隔超伝導量子ビット間の量子通信を行い,分散量子情報処理を実現する。 量子ネットワークにおける情報容量と耐障害性を高めるために、これらの光子の補助的な自由度を用いて大量の量子情報を符号化することが有用である。 本研究では,光子波パケットの時間モードの利用について実験的に検討する。 固定周波数トランスモン量子ビットを用いた光子整形法により、導波路に沿って伝播する4つの直交時間モードで単一マイクロ波光子を生成する。 直交モードでは0.13以下であり, 直交モードでは0.89以上の吸収効率を達成し, 直交モードでは0.13以下であった。 与えられた受信機モードで拒絶された光子は相互直交し、将来のマルチノードアーキテクチャにおける後続の受信機での選択的吸収を可能にする。 これらの結果は、多重量子ネットワークの高次元直交基底を構築するための時間モード工学の可能性を強調している。

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