論文の概要: Enabling Deterministic Passive Quantum State Transfer with Giant Atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.12018v1
• Date: Tue, 12 May 2026 12:06:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-13 21:48:56.841967
• Title: Enabling Deterministic Passive Quantum State Transfer with Giant Atoms
• Title（参考訳）: 巨大原子を用いた決定論的パッシブ量子状態移動
• Authors: Oliver Diekmann, Enrico Di Benedetto, Nicolas Jungwirth, Daniele De Bernardis, Zeyu Kuang, Francesco Ciccarello, Stefan Rotter, Peter Rabl, Alejandro González-Tudela, Carlos Gonzalez-Ballestero,
• Abstract要約: 受動的に量子状態移動を達成することは、スケーラブルな量子ネットワークの強力な資産となる。 1次元導波路に結合した巨大原子が、そのような受動的決定論的移動の基盤を提供することを示す。 本研究は,時間依存制御なしで高忠実度量子状態伝達を実現するための強力なプラットフォームとして,巨大原子を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.634025315483466
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Achieving quantum state transfer in passive ways can become a powerful asset for scalable quantum networks. Here, we demonstrate how giant atoms coupled to 1D waveguides provide a platform for such a passive, deterministic transfer. Engineering the position and strength of coupling points, we show that the nonlocal interaction can be utilized for the emission of time-reversal-symmetric single-photon wavepackets by spontaneous decay. We first derive general analytical conditions under which arbitrary qubit decays can be mapped to wavevector-dependent couplings that guarantee perfect state transfer in the continuum limit of infinitely many coupling points. Then, for experimentally relevant configurations with a finite number of coupling points, we demonstrate that high transfer fidelities can still be achieved by optimization, reaching 87% with only two coupling points and exceeding 99% with ten or more. We further analyze the robustness of the protocol against disorder in leg positioning and extend the formalism to environments with nonlinear dispersion, showing that dispersion-induced distortions can be fully compensated by judiciously chosen setups. Our results establish giant atoms as a powerful platform for realizing high-fidelity quantum state transfer in a setting without time-dependent control, opening new avenues for scalable quantum networks and engineered light-matter interfaces.
• Abstract（参考訳）: 受動的に量子状態移動を達成することは、スケーラブルな量子ネットワークの強力な資産となる。 ここでは、1次元導波路に結合した巨大原子が、そのような受動的決定論的移動の基盤となることを実証する。 結合点の位置と強度をエンジニアリングし、非局所相互作用が自然崩壊による時間反転対称単光子波束の放出に利用できることを示す。 まず、任意の量子ビット崩壊を、無限個の結合点の連続極限における完全状態転移を保証する波動ベクトル依存結合にマッピングできるような一般的な解析条件を導出する。 そして, 有限個の結合点を持つ実験的な構成に対して, 高移動率を最適化して達成できることを示し, 2つの結合点だけで87%, 10以上の結合点で99%を超えた。 さらに、脚の位置決めにおける障害に対するプロトコルのロバスト性を解析し、非線形分散を伴う環境にフォーマリズムを拡張し、分散誘起歪みを司法的に選択された設定で完全に補償できることを示す。 本研究は,高忠実度量子状態伝達を時間依存制御なしで実現し,スケーラブルな量子ネットワークのための新たな道を開くための強力なプラットフォームとして,巨大原子を確立した。

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