論文の概要: A critical Schr\"odinger cat qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.04928v2
- Date: Tue, 8 Nov 2022 18:20:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-01 19:03:55.293761
- Title: A critical Schr\"odinger cat qubit
- Title（参考訳）: 批判的schr\"odinger cat qubit
- Authors: Luca Gravina, Fabrizio Minganti, Vincenzo Savona
- Abstract要約: 猫の符号は、システムの力学を2次元多様体に閉じ込めることに依存し、反対のパリティのシュル・オーディンガー・キャット(Schr "odinger cat)によって張られる。
消散性猫量子ビットでは、2光子駆動と2光子消散を組み合わせた工学的な消散スキームが、この多様体を自律的に安定化させる。
高い性能のゲートを設計できるKerr cat qubitsでは、2光子駆動とKerrの非線形性が協力して、猫が張る基底状態多様体にシステムを閉じ込める。
- 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: Encoding quantum information onto bosonic systems is a promising route to
quantum error correction. In a cat code, this encoding relies on the
confinement of the system's dynamics onto the two-dimensional manifold spanned
by Schr\"odinger cats of opposite parity. In dissipative cat qubits, an
engineered dissipation scheme combining two-photon drive and two-photon
dissipation autonomously stabilize this manifold, ensuring passive protection
against, e.g., phase-flip errors regardless of their origin. Similarly, in Kerr
cat qubits, where highly-performing gates can be engineered, two-photon drive
and Kerr nonlinearity cooperate to confine the system to the ground state
manifold spanned by the cats. Dissipative, Hamiltonian, and hybrid confinement
mechanisms have been mainly investigated at resonance. Here, we propose a
critical cat code, where both two-photon dissipation and Kerr nonlinearity are
present and the two-photon drive is allowed to be out of resonance. The
competition between nonlinearity and detuning triggers a first-order
dissipative phase transition, making the encoding efficient over a wide range
of parameters. The performance of the code is benchmarked within the general
framework of the Liouvillian spectral theory. We introduce a channel-fidelity
decay rate, allowing a fair comparison between our critical stabilization
mechanism and its Hamiltonian, dissipative, and resonant-hybrid counterparts in
the presence of both photon loss and dephasing noise. The critical cat
outperforms the others, and this enhanced performance lies within reach of
current experimental setups. Efficiently operating over a broad range of
detuning values, the critical cat code is particularly resistant to random
frequency shifts characterizing multiple-qubit operations, opening venues for
the realization of reliable protocols for scalable and concatenated bosonic
qubit architectures.
- Abstract（参考訳）: ボソニックシステムに量子情報をエンコードすることは、量子誤り訂正への有望な経路である。
猫コードでは、このエンコーディングはシステムのダイナミクスを、反対のパリティのシュル=オディンガー・キャッツ(schr\"odinger cats)にまたがる2次元多様体に閉じ込めることに依存している。
消散性猫量子ビットでは、2光子駆動と2光子消散を組み合わせた工学的な消散スキームが、この多様体を自律的に安定化させ、例えば位相フリップ誤差に対する受動的保護を確保する。
同様に、高い性能を持つゲートを設計できるKerr cat qubitsでは、2光子駆動とKerr非線形性が協力して、猫が持つ基底状態多様体にシステムを閉じ込める。
散逸性、ハミルトニアン、ハイブリッド閉じ込め機構は共鳴において主に研究されている。
ここでは, 2光子散逸とKerr非線形性の両方が存在し, 2光子駆動が共鳴から外れることを許容する臨界猫符号を提案する。
非線形性とデチューニングの競合は、第1次散逸相転移を引き起こし、符号化を幅広いパラメータにわたって効率的に行う。
コードの性能は、リウヴィリアンスペクトル理論の一般的な枠組みでベンチマークされている。
我々は,光子損失とデファスリングノイズの両方の存在下で,臨界安定化機構とハミルトン,消散性,共鳴ハイブリッドとの公正な比較を可能にするチャネル忠実崩壊率を導入する。
クリティカルキャットは他の猫よりも優れており、この強化された性能は現在の実験的な設定の範囲内にある。
幅広いデチューニング値の操作を効果的に行うため、臨界猫符号は特に複数の量子ビット演算を特徴付けるランダムな周波数シフトに耐性があり、スケーラブルで連結されたボソニックキュービットアーキテクチャのための信頼性の高いプロトコルを実現するための場所を開く。
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