論文の概要: An Analytical Approach to Design Space Exploration for Cavity-Mediated Quantum State Transfer in Multi-core Architectures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.27664v1
- Date: Thu, 30 Apr 2026 10:01:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-01 16:31:54.032294
- Title: An Analytical Approach to Design Space Exploration for Cavity-Mediated Quantum State Transfer in Multi-core Architectures
- Title（参考訳）: マルチコアアーキテクチャにおけるキャビティ媒介量子状態伝達のための空間探索のための解析的アプローチ
- Authors: Biel Pons Zaragoza, Junaid Khan, Rohit Sarma Sarkar, Sahar Ben Rached, Carmen G. Almudever, Eduard Alarcon, Sergi Abadal,
- Abstract要約: 導波路を介して結合された2ビット系の状態伝達ダイナミクスの正確な解析式を導出する。
我々のフレームワークは、標準的な数値解法に比べて計算速度が大幅に向上する。
最適動作点の迅速な同定を可能にするため,単純化された待ち時間モデルと効率に基づく関数を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2965006649422552
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In multi-core quantum computing architectures, waveguide-mediated interconnects are essential for facilitating fast, high-fidelity quantum state transfer between qubits located in different chips. However, optimizing these systems typically relies on computationally expensive numerical simulations that offer limited physical insight. In this work, we derive exact analytical expressions for the state transfer dynamics of a two-qubit system coupled via a waveguide, modeled through a Jaynes-Cummings Hamiltonian and the Lindblad master equation. We apply the Monte Carlo wave-function method and obtain a closed-form solution for qubit occupation probabilities that accounts for both detuning and dissipative losses. Our analytical framework provides a significant computational speedup compared to standard numerical solvers, enabling large-scale parameter sweeps while maintaining high precision in both fidelity and latency predictions. Furthermore, the model reveals and explains systematic low-fidelity regions arising from destructive interference between internal oscillations and detuning-induced envelopes, which are phenomena that are difficult to characterize through numerical means alone. Finally, we propose a simplified latency model and an efficiency-based function to enable rapid identification of optimal operating points. This analytical approach provides a robust foundation for the design and optimization of interconnects in multi-core quantum processors.
- Abstract（参考訳）: マルチコア量子コンピューティングアーキテクチャでは、異なるチップに位置する量子ビット間の高速で高忠実な量子状態転送を容易にするために導波路を介する相互接続が不可欠である。
しかし、これらのシステムの最適化は通常、計算コストのかかる数値シミュレーションに頼り、物理的な洞察が限られている。
本研究では、Jaynes-Cummings Hamiltonian と Lindblad Master equation を用いてモデル化された導波路を介して結合された2量子系の状態伝達ダイナミクスの正確な解析式を導出する。
モンテカルロ波動関数法を応用し,分解損失と散逸損失の両方を考慮に入れたクビット占有確率の閉形式解を求める。
解析フレームワークは,従来の数値解法に比べて計算速度が大幅に向上し,高精度かつ高精度なパラメータスイープが可能となった。
さらに、内部振動と変形誘起エンベロープの破壊的干渉に起因する系統的な低忠実度領域を明らかにし、説明し、数値的な手段だけでは特徴付けが難しい現象である。
最後に、最適動作点の迅速な同定を可能にするため、単純化された待ち時間モデルと効率に基づく関数を提案する。
この分析アプローチは、マルチコア量子プロセッサにおける相互接続の設計と最適化のための堅牢な基盤を提供する。
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