論文の概要: Quantum control of a cat-qubit with bit-flip times exceeding ten seconds
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06617v1
- Date: Thu, 13 Jul 2023 08:34:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-14 15:28:33.212276
- Title: Quantum control of a cat-qubit with bit-flip times exceeding ten seconds
- Title（参考訳）: ビットフリップ時間10秒を超える猫量子ビットの量子制御
- Authors: Ulysse R\'eglade and Adrien Bocquet, Ronan Gautier, Antoine Marquet,
Emanuele Albertinale, Natalia Pankratova, Mattis Hall\'en, Felix Rautschke,
Lev-Arcady Sellem, Pierre Rouchon, Alain Sarlette, Mazyar Mirrahimi, Philippe
Campagne-Ibarcq, Rapha\"el Lescanne, S\'ebastien Jezouin and Zaki Leghtas
- Abstract要約: ビットフリップ回数が10秒を超える猫量子ビットを実装した。
これはビットフリップ保護を破らない量子トモグラフィープロトコルを導入することで実現された。
この研究は、マクロ的なビットフリップ時間を保存する量子演算を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Binary classical information is routinely encoded in the two metastable
states of a dynamical system. Since these states may exhibit macroscopic
lifetimes, the encoded information inherits a strong protection against
bit-flips. A recent qubit - the cat-qubit - is encoded in the manifold of
metastable states of a quantum dynamical system, thereby acquiring bit-flip
protection. An outstanding challenge is to gain quantum control over such a
system without breaking its protection. If this challenge is met, significant
shortcuts in hardware overhead are forecast for quantum computing. In this
experiment, we implement a cat-qubit with bit-flip times exceeding ten seconds.
This is a four order of magnitude improvement over previous cat-qubit
implementations, and six orders of magnitude enhancement over the single photon
lifetime that compose this dynamical qubit. This was achieved by introducing a
quantum tomography protocol that does not break bit-flip protection. We prepare
and image quantum superposition states, and measure phase-flip times above 490
nanoseconds. Most importantly, we control the phase of these superpositions
while maintaining the bit-flip time above ten seconds. This work demonstrates
quantum operations that preserve macroscopic bit-flip times, a necessary step
to scale these dynamical qubits into fully protected hardware-efficient
architectures.
- Abstract（参考訳）: バイナリ古典情報は、動的システムの2つの準安定状態に定期的に符号化される。
これらの状態はマクロな寿命を示す可能性があるため、符号化された情報はビットフリップに対する強い保護を継承する。
最近の量子ビット (cat-qubit) は量子力学系の準安定状態の多様体に符号化され、ビットフリップ保護を得る。
注目すべき課題は、そのようなシステムの保護を壊さずに量子制御を得ることである。
この課題が満たされれば、ハードウェアオーバーヘッドの大きなショートカットが量子コンピューティングの予測である。
本実験では,ビットフリップ時間10秒を超えるキャットキュービットを実装した。
これは以前のcat-qubit実装よりも4桁の改善であり、この動的量子ビットを構成する単一光子寿命に対して6桁の拡張である。
これはビットフリップ保護を破らない量子トモグラフィプロトコルを導入することで達成された。
量子重ね合わせ状態を作成し,490ナノ秒以上の位相フリップ時間を測定する。
最も重要なのは、これらの重ね合わせの位相を10秒以上のビットフリップ時間を維持しながら制御することです。
この研究は、これらの動的量子ビットを完全に保護されたハードウェア効率のアーキテクチャに拡張するために必要なステップである、マクロ的なビットフリップ時間を保存する量子演算を実証する。
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