論文の概要: Fast Bosonic Control via Multiphoton Qubit-Oscillator Interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.27035v1
• Date: Thu, 30 Oct 2025 22:45:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-03 17:52:15.925975
• Title: Fast Bosonic Control via Multiphoton Qubit-Oscillator Interactions
• Title（参考訳）: 多光子量子オシレータ相互作用による高速ボソニック制御
• Authors: Noah Gorgichuk, Mohammad Ayyash, Matteo Mariantoni, Sahel Ashhab,
• Abstract要約: 振動子状態に$n$-fold回転対称性を持たせるためのプロトコルを提案する。 このプロトコルには、ボゾン量子誤り訂正符号のための多くの論理コードワードが含まれている。 我々は,多光子量子ビット-オシレータ相互作用を用いることで,状態形成時間を大幅に短縮できることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a protocol for preparing oscillator states with $n$-fold rotational symmetry, which include many logical codewords for bosonic quantum error correction codes. The protocol relies on a multiphoton interaction between the oscillator and an auxiliary qubit. Further, we achieve arbitrary control over the oscillator's Hilbert space by using a combination of different multiphoton interaction orders. We also discuss the preparation of rotationally-symmetric multi-oscillator states using a generalized variant of the protocol. We show that the use of multiphoton qubit-oscillator interactions can substantially reduce the state preparation time, in comparison to the linear qubit-oscillator interactions that are usually employed. Furthermore, we perform numerical simulations that take into account qubit and oscillator relaxation and dephasing using realistic planar superconducting circuit parameters that validate the robustness of our protocol. Our findings can significantly improve the performance of bosonic codes on planar superconducting hardware, which are an almost inevitable necessity for scalable bosonic fault-tolerant superconducting quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, ボゾン量子誤り訂正符号の論理符号を含む, $n$-fold 回転対称性を持つ発振器状態を生成するプロトコルを提案する。 このプロトコルは、発振器と補助量子ビットの間の多光子相互作用に依存する。 さらに、異なる多光子相互作用順序の組み合わせを用いて、発振器のヒルベルト空間を任意に制御する。 また、プロトコルの一般化変種を用いて、回転対称多振動子状態の調製についても論じる。 本稿では,多光子量子ビット-オシレータ相互作用を用いることで,通常使用される線形量子ビット-オシレータ相互作用と比較して,状態準備時間を著しく短縮できることを示す。 さらに,本プロトコルのロバスト性を検証した現実的な平面超伝導回路パラメータを用いて,量子ビットと振動子緩和を考慮した数値シミュレーションを行った。 本研究は,スケーラブルなボソニック・フォールトトレラント超伝導量子コンピュータにおいて,ほぼ必然的に必要となる平面超伝導ハードウェア上でのボソニック・コードの性能を著しく向上させることができることを示す。

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