論文の概要: Stabilization of cat-state manifolds using nonlinear reservoir engineering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.18087v1
• Date: Thu, 25 Jul 2024 14:50:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-26 13:39:06.803565
• Title: Stabilization of cat-state manifolds using nonlinear reservoir engineering
• Title（参考訳）: 非線形貯水池工学を用いたキャット状態多様体の安定化
• Authors: Ivan Rojkov, Matteo Simoni, Elias Zapusek, Florentin Reiter, Jonathan Home,
• Abstract要約: 本稿では,多成分シュル・オーディンガーの猫多様体の安定化のための新しい貯水池工学手法を提案する。 ランブ・ディッケ系外におけるトラップイオンのアンハーモニックレーザー-イオンカップリングを用いた実装例を示す。 我々の定式化は、一元変換を通じて猫の状態と結びついたボゾン符号の安定化を可能にすることを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce a novel reservoir engineering approach for stabilizing multi-component Schr\"odinger's cat manifolds. The fundamental principle of the method lies in the destructive interference at crossings of gain and loss Hamiltonian terms in the coupling of an oscillator to a zero-temperature auxiliary system, which are nonlinear with respect to the oscillator's energy. The nature of these gain and loss terms is found to determine the rotational symmetry, energy distributions, and degeneracy of the resulting stabilized manifolds. Considering these systems as bosonic error-correction codes, we analyze their properties with respect to a variety of errors, including both autonomous and passive error correction, where we find that our formalism gives straightforward insights into the nature of the correction. We give example implementations using the anharmonic laser-ion coupling of a trapped ion outside the Lamb-Dicke regime as well as nonlinear superconducting circuits. Beyond the dissipative stabilization of standard cat manifolds and novel rotation symmetric codes, we demonstrate that our formalism allows for the stabilization of bosonic codes linked to cat states through unitary transformations, such as quadrature-squeezed cats. Our work establishes a design approach for creating and utilizing codes using nonlinearity, providing access to novel quantum states and processes across a range of physical systems.
• Abstract（参考訳）: 我々は,多成分シュリンガーの猫多様体を安定化するための新しい貯水池工学手法を導入する。 この方法の基本原理は、発振器とゼロ温度補助系の結合における利得項と損失項の交差における破壊的干渉であり、発振器のエネルギーに関して非線形である。 これらのゲイン・アンド・ロス項の性質は、結果として得られる安定化多様体の回転対称性、エネルギー分布、退化を決定づける。 これらのシステムをボソニックな誤り訂正符号として考慮し、自律的誤り訂正と受動的誤り訂正の両方を含む様々なエラーに関して、それらの特性を分析する。 本研究では,ランブ・ディッケ系外におけるトラップイオンの非調和レーザー-イオンカップリングと非線形超伝導回路を用いた実装例を示す。 標準の猫多様体と新しい回転対称符号の散逸安定化の他に、我々の定式化は、四重化猫のようなユニタリ変換を通して猫の状態と結びついたボゾン符号の安定化を可能にすることを実証する。 我々の研究は、非線形性を利用してコードを作成し、利用するための設計アプローチを確立し、様々な物理システムにまたがる新しい量子状態やプロセスへのアクセスを提供する。

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