論文の概要: High-Performance Quantum Transduction with Correlated Noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.06683v1
• Date: Fri, 07 Aug 2026 01:07:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-10 16:21:25.322015
• Title: High-Performance Quantum Transduction with Correlated Noise
• Title（参考訳）: 相関雑音を用いた高性能量子トランスダクション
• Abstract要約: 相関雑音を量子トランスダクションの資源として活用する。 相関雑音はマイクロ波-光量子トランスダクションの強い低温条件を著しく緩和できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8565979134741906
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum transduction, which coherently converts quantum states between microwave and optical frequency domains, is a key technology for hybrid quantum architectures. Its performance, however, is fundamentally limited by thermal noise. Direct quantum transduction is particularly susceptible to noise and often fails to achieve positive quantum capacity. Entanglement-based quantum transduction, which realizes state conversion through quantum teleportation assisted by microwave-optical entanglement, is intrinsically more robust against thermal noise. However, generating sufficiently strong entanglement in a realistic thermal environment remains a major challenge. In this paper, we exploit correlated noise as a resource for quantum transduction. For direct quantum transduction, it is shown that the noise correlations give rise to controllable interference terms that substantially suppress the effective channel noise. For entanglement-based quantum transduction, the same correlations enhance the generation of microwave-optical entanglement, thereby improving the fidelity of teleportation-based conversion. As a result, both transduction protocols exhibit broad regions of positive quantum capacity over experimentally relevant ranges of cooperativity. We further discuss a possible physical mechanism for engineering the required noise correlations, providing theoretical guidance for experimental implementations. These results suggest that correlated noise can substantially relax the stringent cryogenic requirements for microwave-optical quantum transduction and facilitate the realization of practical hybrid quantum networks.
• Abstract（参考訳）: マイクロ波および光周波数領域間の量子状態をコヒーレントに変換する量子トランスダクションは、ハイブリッド量子アーキテクチャの鍵となる技術である。 しかし、その性能は基本的に熱雑音によって制限されている。 直接量子変換は特にノイズの影響を受けやすく、しばしば正の量子容量を達成できない。 マイクロ波と光の絡み合いによる量子テレポーテーションによる状態変換を実現するエンタングルメントベースの量子トランスダクションは、本質的に熱雑音に対して堅牢である。 しかし、現実的な熱環境において十分に強い絡み合いを生み出すことは大きな課題である。 本稿では,相関雑音を量子トランスダクションの資源として活用する。 直接量子トランスダクションでは、ノイズ相関が制御可能な干渉項を生じさせ、有効チャネルノイズを著しく抑制することが示されている。 エンタングルメントベースの量子トランスダクションでは、同じ相関関係がマイクロ波光のエンタングルメントの生成を促進し、テレポーテーションベースの変換の忠実度を向上させる。 その結果、両方のトランスダクションプロトコルは、実験的に関連する協調性の範囲にわたって、幅広い正の量子容量の領域を示す。 さらに、必要なノイズ相関を工学的に行うための物理的メカニズムについて論じ、実験的な実装に関する理論的ガイダンスを提供する。 これらの結果から、相関ノイズはマイクロ波-光量子トランスダクションの厳密な極低温要求を著しく緩和し、実用的なハイブリッド量子ネットワークの実現を促進することが示唆された。

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