論文の概要: Enhancing dissipative cat qubit protection by squeezing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.07892v1
• Date: Tue, 11 Feb 2025 19:01:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-13 18:10:00.747509
• Title: Enhancing dissipative cat qubit protection by squeezing
• Title（参考訳）: スクイーズによる発散性ネコクビット保護の促進
• Abstract要約: キャット量子ビットは、量子エラー訂正が組み込まれているため、量子プロセッサにとって有望なアーキテクチャである。 通常の猫に比べて160倍のビットフリップ時間の改善が見られた。 また、Z$-gate不忠実度を2倍に下げることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.42362976537419
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Dissipative cat-qubits are a promising architecture for quantum processors due to their built-in quantum error correction. By leveraging two-photon stabilization, they achieve an exponentially suppressed bit-flip error rate as the distance in phase-space between their basis states increases, incurring only a linear increase in phase-flip rate. This property substantially reduces the number of qubits required for fault-tolerant quantum computation. Here, we implement a squeezing deformation of the cat qubit basis states, further extending the bit-flip time while minimally affecting the phase-flip rate. We demonstrate a steep reduction in the bit-flip error rate with increasing mean photon number, characterized by a scaling exponent $\gamma=4.3$, rising by a factor of 74 per added photon. Specifically, we measure bit-flip times of 22 seconds for a phase-flip time of 1.3 $\mu$s in a squeezed cat qubit with an average photon number $\bar{n}=4.1$, a 160-fold improvement in bit-flip time compared to a standard cat. Moreover, we demonstrate a two-fold reduction in $Z$-gate infidelity, with an estimated phase-flip probability of $\epsilon_X = 0.085$ and a bit-flip probability of $\epsilon_Z = 2.65 \cdot 10^{-9}$ which confirms the gate bias-preserving property. This simple yet effective technique enhances cat qubit performances without requiring design modification, moving multi-cat architectures closer to fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 消散性猫量子ビットは、量子エラー補正が組み込まれているため、量子プロセッサにとって有望なアーキテクチャである。 2光子安定化を利用して、基本状態間の位相空間における距離が増大するにつれて指数的に抑制されたビットフリップ誤差率を達成する。 この性質は、フォールトトレラント量子計算に必要な量子ビットの数を著しく減少させる。 ここでは,キャットキュービット基底状態のスクイーズ変形を実装し,さらにビットフリップ時間を延長し,位相フリップ率に最小限の影響を及ぼす。 平均光子数の増加に伴うビットフリップ誤差率の急激な減少を示し, スケーリング指数$\gamma=4.3$が特徴であり, 加算光子当たり74である。 具体的には, 平均光子数$\bar{n}=4.1$で1.3$\mu$sの位相フリップ時間に対して22秒のビットフリップ時間を測定する。 さらに,Z$ゲート不整合の2倍の低減効果を示し,位相フリップ確率は$\epsilon_X = 0.085$,ビットフリップ確率は$\epsilon_Z = 2.65 \cdot 10^{-9}$と推定された。 このシンプルで効果的な手法は、設計変更を必要とせず、マルチキャットアーキテクチャをフォールトトレラントな量子計算に近づけることで、キャット量子ビットの性能を向上させる。

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