論文の概要: Multiparameter sensing of axion dark matter with superconducting-qubit networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.20254v1
- Date: Tue, 28 Jul 2026 12:50:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-28 05:09:55.645443
- Title: Multiparameter sensing of axion dark matter with superconducting-qubit networks
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットネットワークを用いたアクシオンダークマターのマルチパラメータセンシング
- Abstract要約: 超伝導量子ビットを用いた量子クロモダイナミックス (QCD) 軸状ダークマターの直接検出のための量子センサネットワークを提案する。
静磁場の存在下では、発振軸場は、軸-光子結合に比例した符号化角度と未知のダークマター位相で記述されたコヒーレント量子ビット回転を誘導する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a quantum sensor network for direct detection of quantum chromodynamics (QCD) axion dark matter using entangled superconducting qubits. In the presence of a static magnetic field, the oscillating axion field induces a coherent qubit rotation described by an encoding angle proportional to the axion-photon coupling and an unknown dark-matter phase. Treating the phase as an additional unknown parameter turns axion detection into a two-parameter quantum estimation problem. We formulate these signals in Cartesian coordinates, thereby avoiding the singularity that arises in the weak-signal regime and establishing a regular framework for multiparameter quantum estimation. Using this framework, we optimize the quantum sensor network and combine it with Bayesian inference to reconstruct the axion-photon coupling. The optimized protocol accurately recovers the KSVZ and DFSZ benchmark couplings over the mass range $m_a\in[0.1,10]~μ{\rm eV}$, generalizes to previously unseen masses, and remains robust against realistic superconducting-qubit decoherence and gate errors.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットを用いた量子クロモダイナミックス (QCD) 軸状ダークマターの直接検出のための量子センサネットワークを提案する。
静磁場の存在下では、発振軸場は、軸-光子結合に比例した符号化角度と未知のダークマター位相で記述されたコヒーレント量子ビット回転を誘導する。
位相を未知のパラメータとして扱うことは、軸検出を2パラメータの量子推定問題に変換する。
我々はこれらの信号をカルテ座標で定式化し、弱信号系で生じる特異性を避け、マルチパラメータ量子推定のための正規の枠組みを確立する。
このフレームワークを用いて、量子センサネットワークを最適化し、ベイズ推論と組み合わせて軸-光子結合を再構築する。
最適化されたプロトコルは、質量範囲$m_a\in[0.1,10]~μ{\rm eV}$上でのKSVZとDFSZベンチマークの結合を正確に回復し、以前は目に見えない質量に一般化し、現実的な超伝導量子ビットのデコヒーレンスやゲートエラーに対して頑健である。
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