論文の概要: Qubit-Boson Hybrid Beam-Splitter Gate with Kerr Nonlinearity in Circuit QED for Many-Body Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.09513v1
- Date: Fri, 10 Jul 2026 15:27:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-13 14:47:12.886787
- Title: Qubit-Boson Hybrid Beam-Splitter Gate with Kerr Nonlinearity in Circuit QED for Many-Body Dynamics
- Title（参考訳）: 多体ダイナミクスのための回路QEDにおけるケラ非線形性を有するQubit-Bosonハイブリッドビームスプリッタゲート
- Authors: Andrea Mammola, Giuseppe Di Molfetta, Quentin Schaeverbeke,
- Abstract要約: 本稿では,マイクロ波キャビティモードが交換型2レベルサブシステムに結合するハイブリッドクビットボソンビームスプリッタゲートを提案する。
我々は、対応するハイブリッド・クビット・キャビティ相互作用を導出し、そのオープン・システム記述を開発し、平均ゲート忠実度に対する解析的表現として、弱散逸状態を得る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce a hybrid qubit-boson beam-splitter gate in which a microwave cavity mode couples to an exchange-dressed two-level subsystem of an interacting two-qubit system in the presence of Kerr nonlinearity. Starting from a general circuit quantum electrodynamics (cQED) model, we derive the corresponding hybrid qubit-cavity interaction, develop its open-system description including photon- and qubit-sector-bath-induced dissipation and obtain in the weak-dissipation regime an analytical expression for the average gate fidelity. We further identify carbon-nanotube circuit QED as a concrete platform for implementing and controlling the gate, provide a representative operating regime and perform noiseless and noisy numerical simulations to study the gate dynamics and benchmark the analytical results. Beyond this implementation route, the proposed hybrid primitive provides a natural building block for many-body dynamics, including quantum-cellular-automaton (QCA) and lattice-gauge-inspired architectures and, through its collision-model reformulation, also suggests connections to noisy QCA, non-Markovian extensions and reservoir-style quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,マイクロ波キャビティモードがKerr非線形性の存在下で相互作用する2量子ビット系の交換型2レベルサブシステムに結合するハイブリッド量子ビットボソンビームスプリッタゲートを提案する。
一般回路量子力学モデル (cQED) から, 対応するハイブリッド・クビット・キャビティ相互作用を導出し, 光子およびクビット・セクタ・バス誘導散逸を含む開系記述を開発し, 平均ゲート忠実度の解析式を得る。
さらに, カーボンナノチューブ回路QEDを, ゲートの実装と制御のための具体的なプラットフォームとして同定し, 代表的な動作機構を提供し, ノイズのない, ノイズの多い数値シミュレーションを行い, ゲートダイナミクスの研究と解析結果のベンチマークを行う。
この実装経路の他に、提案されたハイブリッドプリミティブは、量子セルオートマトン(QCA)や格子ゲージにインスパイアされたアーキテクチャなど、多体力学の自然な構築ブロックを提供し、衝突モデルの改善を通じて、ノイズの多いQCA、非マルコフ拡張、貯水池スタイルの量子情報処理への接続も提案している。
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