論文の概要: Autoparametric resonance extending the bit-flip time of a cat qubit up
to 0.3 s
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06761v1
- Date: Thu, 13 Jul 2023 14:01:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-14 14:28:22.440787
- Title: Autoparametric resonance extending the bit-flip time of a cat qubit up
to 0.3 s
- Title(参考訳): 猫キュービットのビットフリップタイムを0.3秒まで延長するオートパラメトリック共鳴
- Authors: Antoine Marquet, Antoine Essig, Joachim Cohen, Nathana\"el Cottet,
Anil Murani, Emanuele Abertinale, Simon Dupouy, Audrey Bienfait, Th\'eau
Peronnin, S\'ebastien Jezouin, Rapha\"el Lescanne, Benjamin Huard
- Abstract要約: キャットキュービットは量子誤り訂正への有望な経路を提供する。
我々は、高調波モードの光子対を環境の単一光子と交換するために、消散を利用する。
このような強い2光子散逸により、オートキャットキュービットのビットフリップ誤差が0.3秒までの特性時間で防止される。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Cat qubits, for which logical $|0\rangle$ and $|1\rangle$ are coherent states
$|\pm\alpha\rangle$ of a harmonic mode, offer a promising route towards quantum
error correction. Using dissipation to our advantage so that photon pairs of
the harmonic mode are exchanged with single photons of its environment, it is
possible to stabilize the logical states and exponentially increase the
bit-flip time of the cat qubit with the photon number $|\alpha|^2$. Large
two-photon dissipation rate $\kappa_2$ ensures fast qubit manipulation and
short error correction cycles, which are instrumental to correct the remaining
phase-flip errors in a repetition code of cat qubits. Here we introduce and
operate an autoparametric superconducting circuit that couples a mode
containing the cat qubit to a lossy mode whose frequency is set at twice that
of the cat mode. This passive coupling does not require a parametric pump and
reaches a rate $\kappa_2/2\pi\approx 2~\mathrm{MHz}$. With such a strong
two-photon dissipation, bit-flip errors of the autoparametric cat qubit are
prevented for a characteristic time up to 0.3 s with only a mild impact on
phase-flip errors. Besides, we illustrate how the phase of a quantum
superposition between $|\alpha\rangle$ and $|-\alpha\rangle$ can be arbitrarily
changed by driving the harmonic mode while keeping the engineered dissipation
active.
- Abstract(参考訳): 理論的な $|0\rangle$ と $|1\rangle$ がコヒーレントな状態 $|\pm\alpha\rangle$ である猫量子ビットは、量子誤差補正への有望な経路を提供する。
調和モードの光子対を環境の単一光子と交換するために、我々の優位性への消散を利用して、論理状態を安定させ、光子番号 $|\alpha|^2$ で猫量子ビットのビットフリップ時間を指数関数的に増加させることができる。
大きな2光子散逸レート$\kappa_2$は、キャットキュービットの繰り返しコードで残ったフェーズフリップエラーを修正するのに役立つ、高速なキュービット操作と短いエラー訂正サイクルを保証する。
ここでは、猫量子ビットを含むモードを猫モードの2倍の周波数に設定した損失モードに結合する自己パラメトリック超伝導回路を導入・運用する。
このパッシブ結合はパラメトリックポンプを必要とせず、$\kappa_2/2\pi\approx 2~\mathrm{mhz}$となる。
このような強い2光子散逸により、オートパラメトリックキャットキュービットのビットフリップ誤差を0.3sまでの特性時間に防止し、位相フリップ誤差に軽微な影響を与える。
さらに、設計された散逸をアクティブに保ちながら調和モードを駆動することにより、$|\alpha\rangle$ と $|-\alpha\rangle$ の間の量子重ね合わせの位相が任意に変化することを示す。
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