論文の概要: Programmable Superradiance in an Interacting Qubit Array

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.12442v1
• Date: Tue, 12 May 2026 17:36:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-13 21:48:57.055698
• Title: Programmable Superradiance in an Interacting Qubit Array
• Title（参考訳）: 相互作用するクビットアレイにおけるプログラム可能な超輝度
• Authors: Botao Du, Qihao Guo, Ruichao Ma,
• Abstract要約: 量子放射体は共通の電磁環境に結合し、その集団放射動力学の干渉によって超放射能とサブ放射能が生じる。 ここでは, 集団散逸を媒介するマイクロ波導波路に結合した超伝導量子ビットアレイを実現する。 本研究は、多体量子光学における集合現象の探索と、ロバストな量子情報処理への駆動散逸アプローチのためのフレキシブルなプラットフォームを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.787874547760233
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: When multiple quantum emitters couple to a common electromagnetic environment, interference in their collective radiative dynamics gives rise to superradiance and subradiance. In regimes where coherent interactions and collective dissipation compete, the microscopic many-body dynamics and quantum correlations among the emitters that underlie superradiance and subradiance are theoretically challenging and remain experimentally elusive, even though collective emission has been observed in many physical systems. Here, we realize a superconducting qubit array coupled to a common microwave waveguide that mediates collective dissipation, with simultaneous access to coherent interactions and microscopic measurements of many-body dynamics. Engineered qubit-waveguide couplings with tunable amplitude and phase enable control of collective interference and the resulting super- and subradiant states. Leveraging site-resolved control and readout, we directly observe the microscopic decay dynamics of multi-qubit states across different excitation manifolds and track the evolution of populations and tunable quantum correlations. We reveal collective decay in regimes beyond the ideal Dicke model, where strong qubit-qubit interactions stabilize superradiance and subradiance against local dephasing and reshape decay pathways through spatially and spectrally structured many-body eigenstates. Our results establish a flexible platform for exploring collective phenomena in many-body quantum optics and driven-dissipative approaches to robust quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 複数の量子放出体が共通の電磁環境に結合すると、その集団放射動力学における干渉は超放射とサブ放射を引き起こす。 コヒーレント相互作用と集団散逸が競合する体制では、超放射能とサブ放射能を弱めている放出子間の顕微鏡的多体ダイナミクスと量子相関は理論的に困難であり、多くの物理系において集合放出が観測されているにもかかわらず実験的に解明される。 ここでは、コヒーレント相互作用への同時アクセスと多体ダイナミクスの顕微鏡計測により、共振を媒介する一般的なマイクロ波導波路に結合した超伝導量子ビットアレイを実現する。 工学的なクビット-導波路結合と可変振幅と位相は、集団干渉と結果の超・亜放射状態の制御を可能にする。 サイト分解制御と読み出しを利用して、異なる励起多様体をまたいだ多ビット状態の微視的減衰ダイナミクスを直接観察し、集団の進化とチューナブル量子相関を追跡する。 理想的なディックモデルを超えて、強い量子ビット相互作用が局所的な劣化経路に対して超放射とサブ放射を安定化させ、空間的およびスペクトル的に構造化された多体固有状態を通して崩壊経路を再構成する状態において、集合的崩壊を明らかにする。 本研究は、多体量子光学における集合現象の探索と、ロバストな量子情報処理への駆動散逸アプローチのためのフレキシブルなプラットフォームを構築した。

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