論文の概要: Quantum Control of an Oscillator with a Kerr-cat Qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.10940v1
• Date: Mon, 15 Jul 2024 17:38:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-16 14:00:49.027155
• Title: Quantum Control of an Oscillator with a Kerr-cat Qubit
• Title（参考訳）: カーカット量子ビットを用いたオシレータの量子制御
• Authors: Andy Z. Ding, Benjamin L. Brock, Alec Eickbusch, Akshay Koottandavida, Nicholas E. Frattini, Rodrigo G. Cortinas, Vidul R. Joshi, Stijn J. de Graaf, Benjamin J. Chapman, Suhas Ganjam, Luigi Frunzio, Robert J. Schoelkopf, Michel H. Devoret,
• Abstract要約: ボソニック符号は、量子情報を冗長に符号化することで量子誤り訂正のためのハードウェア効率の良い戦略を提供する。 Kerr-cat qubitは理論上はノイズバイアスのため、これらの符号のアンシラとして提案されている。 我々はKerr-cat量子ビットと高品質マイクロ波空洞との駆動結合を実験的に実現した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bosonic codes offer a hardware-efficient strategy for quantum error correction by redundantly encoding quantum information in the large Hilbert space of a harmonic oscillator. However, experimental realizations of these codes are often limited by ancilla errors propagating to the encoded logical qubit during syndrome measurements. The Kerr-cat qubit has been proposed as an ancilla for these codes due to its theoretically-exponential noise bias, which would enable fault-tolerant error syndrome measurements, but the coupling required to perform these syndrome measurements has not yet been demonstrated. In this work, we experimentally realize driven parametric coupling of a Kerr-cat qubit to a high-quality-factor microwave cavity and demonstrate a gate set enabling universal quantum control of the cavity. We measure the decoherence of the cavity in the presence of the Kerr-cat and discover excess dephasing due to heating of the Kerr-cat to excited states. By engineering frequency-selective dissipation to counteract this heating, we are able to eliminate this dephasing, thereby demonstrating a high on-off ratio of control. Our results pave the way toward using the Kerr-cat to fault-tolerantly measure error syndromes of bosonic codes.
• Abstract（参考訳）: ボソニック符号は、高調波発振器の大きなヒルベルト空間において、量子情報を冗長に符号化することで量子誤り訂正のためのハードウェア効率の良い戦略を提供する。 しかし、これらの符号の実験的実現は、症候群測定中に符号化された論理量子ビットに伝播するアンシラ誤差によって制限されることが多い。 Kerr-cat qubit は、フォールトトレラントなエラー症候群の測定を可能にする理論的なノイズバイアスのため、これらの符号のアンシラとして提案されているが、これらの症候群の測定に必要な結合性はまだ実証されていない。 本研究では,Kerr-cat量子ビットの高分解能マイクロ波キャビティへのパラメトリック結合を実験的に実現し,キャビティの普遍的な量子制御を可能にするゲートセットを実証する。 我々は,Kerr-catの存在下での空洞の脱コヒーレンスを測定し,Kerr-catの励起状態への加熱による過剰な脱落を検出する。 この加熱に対抗して周波数選択散逸を工学的に行うことにより、この劣化を排除し、高いオンオフ制御比を示すことができる。 この結果から,Kerr-catを用いたボソニック符号のエラーシンドロームのフォールトトレラントな測定が可能となった。

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