論文の概要: Scalable Photon-Mediated Two-Qubit Gates with Spectrally Noisy Quantum Emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.23959v1
• Date: Mon, 27 Jul 2026 03:15:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-28 22:34:15.29529
• Title: Scalable Photon-Mediated Two-Qubit Gates with Spectrally Noisy Quantum Emitters
• Title（参考訳）: スペクトルノイズ量子エミッタを持つスケーラブル光子媒質二量子ゲート
• Abstract要約: 最適キャビティ対応ゲート(POCEG)のプロトコルについて紹介する。 POCEGは、量子ビット間のスペクトル差を克服し、異なる/ノイズの量子エミッタ間の高忠実性を達成する。 これらのプロトコルは、フォールトトレラント量子コンピューティングに必要なしきい値を越えて、固体システム間で2量子ゲートをもたらす能力を持っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.019999259391104387
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: When two quantum bits are coupled through a cavity, a two-qubit gate can be realized between them either in the near-resonant regime over a timescale established by the coupling strength of the qubits with the cavity, or in the dispersive regime, over a longer timescale established by the combination of the coupling strength and the frequency detuning between the qubits and the cavity. When the qubits are spectrally noisy or differently detuned from the cavity, the fidelity for the operation can be drastically reduced in either case, precluding scalable realizations. We introduce the protocol for optimal cavity-enabled gates (POCEG) that is shown, through reliable numerical and analytical solutions, to overcome spectral differences between quantum bits and to achieve high fidelity between disparate/noisy quantum emitters. Namely, for a cavity with low damping rate, we apply a sequence of pulses to the qubits at the frequency of the cavity while periodically modulating the coupling of the qubits to the cavity. Alternatively, in the case of a large damping rate, we operate in the dispersive regime and overcome spectral disparities by applying the pulses at a frequency far-detuned from the cavity. In both instances, we find for the quantum state transfer between the two qubits that, with a modest inter-pulse delay, the fidelity that would otherwise be strongly suppressed by the spectral mismatch of the qubits can be increased beyond 99.9%. These protocols have the capacity to bring two-qubit gates between solid state systems across the threshold required for fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 共振器を介して2つの量子ビットを結合する場合、共振器と共振器の結合強度によって確立された時間スケール、または共振器と共振器の結合強度と共振器間の周波数差の組合せによって確立されたより長い時間スケールで2量子ビットゲートを実現することができる。 量子ビットが共振器からスペクトル的にうるさくあるいは異なる場合には、スケーラブルな実現を前提として、どちらの場合にも演算の忠実度を劇的に低減することができる。 本稿では、量子ビット間のスペクトル差を克服し、異なる/うるさい量子エミッタ間の高忠実性を実現するために、信頼性の高い数値および解析的な解によって示される最適なキャビティ対応ゲート(POCEG)のプロトコルを提案する。 すなわち、減衰率の低いキャビティに対して、キュービットとキャビティとのカップリングを周期的に調節しながら、キャビティの周波数でキュービットに一連のパルスを印加する。 あるいは、大きな減衰率の場合、共振器から離れた周波数でパルスを印加することにより、分散系で動作し、スペクトル差を克服する。 どちらの場合も、2つの量子ビット間の量子状態移動は、緩やかなパルス間遅延で、それ以外は量子ビットのスペクトルミスマッチによって強く抑制される忠実度は99.9%以上増加する。 これらのプロトコルは、フォールトトレラント量子コンピューティングに必要なしきい値を越えて、固体システム間で2量子ゲートをもたらす能力を持っている。

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