論文の概要: How the Kerr-Cat Qubit Dies -- And How to Rescue It

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.06160v2
• Date: Fri, 31 Oct 2025 17:36:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-03 15:46:17.355531
• Title: How the Kerr-Cat Qubit Dies -- And How to Rescue It
• Title（参考訳）: Kerr-CatのQubitの死に方と、それを救う方法
• Authors: Othmane Benhayoune-Khadraoui, Cristóbal Lledó, Alexandre Blais,
• Abstract要約: カーキャット量子ビットは大きなノイズバイアスを示すことが実験的に示されており、1つの減衰チャネルは数桁のオーダーで抑制されている。 この分解は,回路実装のマルチモード特性から生じることを示す。 このメカニズムは、フル回路の非線形性を保ち、カー・キャットスペクトルの準退化を考慮に入れたフロケ・マルコフの枠組みの中で、強駆動を正確に扱うことによって解明される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.04510965989846
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Kerr-cat qubits have been experimentally shown to exhibit a large noise bias, with one decay channel suppressed by several orders of magnitude. In superconducting implementations, increasing the microwave drive on the nonlinear oscillator that hosts the Kerr-cat qubit should, in principle, further enhance this bias. Instead, experiments reveal that above a critical drive amplitude the tunneling time, which is the less dominant decay channel, ceases to increase and even decreases. Here, we show that this breakdown arises from the multimode nature of the circuit implementation. Specifically, additional modes, including the buffer mode used to deliver the stabilizing drive and higher modes of the Josephson junction array, can induce multiphoton resonances that sharply degrade Kerr-cat coherence. We uncover this mechanism by retaining the full circuit nonlinearities and treating the strong drive exactly within a Floquet-Markov framework that accounts for quasidegeneracies of the Kerr-cat spectrum. Our results not only provide an explanation for the sudden reduction of the tunneling time but also demonstrate that the Kerr-cat qubit can be very robust in the presence of a carefully engineered electromagnetic environment. Beyond the Kerr-cat qubit, the tools developed here apply broadly to strongly driven dissipative systems with quasidegenerate spectra, including superconducting devices under subharmonic driving (e.g., parametric amplifiers and couplers) and protected qubits where quasidegeneracies similarly govern coherence.
• Abstract（参考訳）: カーキャット量子ビットは大きなノイズバイアスを示すことが実験的に示されており、1つの減衰チャネルは数桁のオーダーで抑制されている。 超伝導実装では、Kerr-cat量子ビットをホストする非線形発振器上のマイクロ波駆動を増大させ、原理的には、このバイアスをさらに高めるべきである。 その代わりに、実験により、臨界駆動の上方では、支配的な崩壊経路であるトンネル時間を振幅し、増大し、さらに減少することが明らかとなった。 ここでは,回路実装のマルチモード特性から,この分解が生じることを示す。 具体的には、安定化駆動のバッファモードやジョセフソン接合アレイの高モードなどの追加モードは、カー・キャット・コヒーレンスを著しく劣化させる多光子共鳴を誘導することができる。 このメカニズムは、フル回路の非線形性を保ち、カー・キャットスペクトルの準退化を考慮に入れたフロケ・マルコフの枠組みの中で、強駆動を正確に扱うことによって解明される。 以上の結果から,Kerr-cat量子ビットは電磁環境下で非常に頑丈であることが示唆された。 ここで開発されたツールは、Kerr-cat量子ビット以外にも、低調波駆動下の超伝導デバイス(例えば、パラメトリック増幅器やカプラ)を含む準均質なスペクトルを持つ強く駆動された散逸系や、準均質が同様にコヒーレンスを支配している保護量子ビットにも広く適用されている。

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