論文の概要: Stabilizing a Bosonic Qubit using Colored Dissipation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.09198v2
• Date: Mon, 21 Mar 2022 18:57:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-21 21:01:22.080061
• Title: Stabilizing a Bosonic Qubit using Colored Dissipation
• Title（参考訳）: 発色によるボソニック量子ビットの安定化
• Authors: Harald Putterman, Joseph Iverson, Qian Xu, Liang Jiang, Oskar Painter, Fernando G.S.L. Brand\~ao, Kyungjoo Noh
• Abstract要約: いくつかの保護量子ビット(例えば 0-$pi$ qubit や Kerr cat qubit )はハミルトニアンによって安定化される。 本稿では,カラー(周波数選択型)散逸を用いたエネルギーギャップ保護量子ビットの散逸安定化手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 56.16090169079105
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Protected qubits such as the 0-$\pi$ qubit, and bosonic qubits including cat qubits and GKP qubits offer advantages for fault-tolerance. Some of these protected qubits (e.g., 0-$\pi$ qubit and Kerr cat qubit) are stabilized by Hamiltonians which have (near-)degenerate ground state manifolds with large energy-gaps to the excited state manifolds. Without dissipative stabilization mechanisms the performance of such energy-gap-protected qubits can be limited by leakage to excited states. Here, we propose a scheme for dissipatively stabilizing an energy-gap-protected qubit using colored (i.e., frequency-selective) dissipation without inducing errors in the ground state manifold. Concretely we apply our colored dissipation technique to Kerr cat qubits and propose colored Kerr cat qubits which are protected by an engineered colored single-photon loss. When applied to the Kerr cat qubits our scheme significantly suppresses leakage-induced bit-flip errors (which we show are a limiting error mechanism) while only using linear interactions. Beyond the benefits to the Kerr cat qubit we also show that our frequency-selective loss technique can be applied to a broader class of protected qubits.
• Abstract（参考訳）: 0-$\pi$ qubits や cat qubits や gkp qubits を含むbosonic qubits のような保護された qubits はフォールトトレランスの利点を提供する。 これらの保護量子ビットのいくつか(例えば 0-$\pi$ qubit や Kerr cat qubit など)は、励起状態多様体への大きなエネルギーギャップを持つ(ほぼ)退化基底状態多様体を持つハミルトン多様体によって安定化される。 散逸安定化機構がなければ、そのようなエネルギーギャップ保護量子ビットの性能は、励起状態への漏洩によって制限される。 ここでは, 基底状態多様体の誤差を生じさせることなく, 色付き(周波数選択的)散逸を用いたエネルギーギャップ保護量子ビットの散逸安定化方式を提案する。 具体的には,本手法をkerr cat qubitsに適用し,設計した単一光子損失により保護されるカラーkerr cat qubitsを提案する。 kerr cat qubits に適用すると、この方式は線形相互作用のみを用いてリークによるビットフリップエラー(制限誤差機構を示す)を著しく抑制する。 Kerr cat qubitの利点の他に、我々の周波数選択損失技術がより広範な保護量子ビットのクラスに適用可能であることも示している。

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