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/2307.06761v3
- Date: Sun, 28 Apr 2024 19:41:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-01 01:14:26.088581
- Title: Autoparametric resonance extending the bit-flip time of a cat qubit up to 0.3 s
- Title（参考訳）: 猫量子ビットのビットフリップ時間を0.3秒まで延ばす自己パラメトリック共鳴
- Authors: Antoine Marquet, Antoine Essig, Joachim Cohen, Nathanaël Cottet, Anil Murani, Emanuele Albertinale, Simon Dupouy, Audrey Bienfait, Théau Peronnin, Sébastien Jezouin, Raphaël 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。
オートキャットキュービットのビットフリップ誤差は、位相フリップ誤差にわずかに影響を及ぼすことなく、0.3秒までの特性時間で防止されることを示す。
- 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。
大規模な2光子散逸率$\kappa_2$は、速い量子ビット操作と短い誤り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。
このパッシブカップリングはパラメトリックポンプを必要としないので、$\kappa_2/2\pi\approx 2~\mathrm{MHz}$に達する。
このような強い2光子散逸により、位相フリップ誤差に緩やかな影響しか与えない特性時間において、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最大0.3〜sまで防止する。
さらに、$|\alpha\rangle$ と $|-\alpha\rangle$ の間の量子重ね合わせの位相は、工学的な散逸を活発に保ちながらハーモニックモードを駆動することによって任意に変化させることができる。
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