論文の概要: A Modular Cryogenic Link for Microwave Quantum Communication Over Distances of Tens of Meters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.15971v1
• Date: Fri, 17 Apr 2026 11:35:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-20 22:00:19.898659
• Title: A Modular Cryogenic Link for Microwave Quantum Communication Over Distances of Tens of Meters
• Title（参考訳）: 10秒間のマイクロ波量子通信のためのモジュール型極低温リンク
• Authors: Josua D. Schär, Simon Storz, Paul Magnard, Philipp Kurpiers, Janis Lütolf, Melvin Gehrig, Jean-Claude Besse, Anatoly Kulikov, Andreas Wallraff,
• Abstract要約: マイクロ波周波数で動作する量子デバイスをローカルエリアネットワークに接続するためのハードウェアソリューションを提案する。 具体的には,低温で作動する5,10,30m距離のモジュラー系を実証した。 組み合わされた30メートルのシステムは、約6日半後に50mK以下の運転温度を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.018058404137575482
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum technologies promise a radically new way to solve classically intractable computing problems. Superconducting circuits as a platform are at the forefront of this field. The cryogenic operation temperatures of superconducting circuits however impose challenges for the further scaling to many connected quantum information processing units into a local area or global network. In this work, we present a hardware solution for connecting quantum devices operating at microwave frequencies into local area networks, which enable the exchange of quantum information between spatially separated parties. Specifically, we demonstrate a modular system spanning distances of 5, 10 and 30 meters operated at cryogenic temperatures and connecting two superconducting circuit systems, located in individual dilution refrigerators, through a quantum communication channel. We develop a thermal model to evaluate the heat transfer processes in the setup, optimize the design and select appropriate materials for its construction. The assembled 30-meter-long system achieves operating temperatures of below 50 mK after a cooldown time of about six and a half days. This link enables the execution of distributed quantum computing and communication algorithms. It also adds the resource of non-locality, certified by a loophole-free Bell test, to the field of quantum science and technology with superconducting circuits.
• Abstract（参考訳）: 量子技術は、古典的に難解な計算問題を解くために、根本的に新しい方法を約束する。 プラットフォームとしての超伝導回路はこの分野の最前線にある。 しかし、超伝導回路の低温動作温度は、多くの接続された量子情報処理ユニットを局所領域やグローバルネットワークに拡張するための課題を課している。 本研究では、マイクロ波周波数で動作する量子デバイスを局所領域ネットワークに接続し、空間的に分離されたパーティ間で量子情報の交換を可能にするハードウェアソリューションを提案する。 具体的には,低温で動作し,個別の希釈冷凍機に位置する2つの超伝導回路系を量子通信路を介して接続する,5,10,30mのモジュラー系を実証する。 本研究では, 設置時の伝熱過程を評価し, 設計を最適化し, 建設に適した材料を選択するための熱モデルを構築した。 組み合わされた30メートルのシステムは、約6日半の冷却後、50mK未満の運転温度を達成する。 このリンクは分散量子コンピューティングと通信アルゴリズムの実行を可能にする。 また、超伝導回路を用いた量子科学と技術分野に、ループホールのないベル試験で認定された非局所性の資源を追加する。

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