論文の概要: Enhancing Kerr-Cat Qubit Coherence with Controlled Dissipation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.01027v1
• Date: Sun, 02 Nov 2025 17:58:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-05 16:37:27.035941
• Title: Enhancing Kerr-Cat Qubit Coherence with Controlled Dissipation
• Title（参考訳）: 分散制御によるKerr-Cat量子コヒーレンス向上
• Authors: Francesco Adinolfi, Daniel Z. Haxell, Alessandro Bruno, Laurent Michaud, Venus Hasanuzzaman Kamrul, Preeti Pandey, Alexander Grimm,
• Abstract要約: Kerr-cat qubit (KCQ) はボゾン量子プロセッサである。 KCQはオンチップアーキテクチャや高忠実度操作と実験的に互換性がある。 KCQ におけるビットフリップ時間は、キュービット多様体からの漏れによって制限されるという直接的な証拠を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 64.05054054401175
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computing crucially relies on maintaining quantum coherence for the duration of a calculation. Bosonic quantum error correction protects this coherence by encoding qubits into superpositions of noise-resilient oscillator states. In the case of the Kerr-cat qubit (KCQ), these states derive their stability from being the quasi-degenerate ground states of an engineered Hamiltonian in a driven nonlinear oscillator. KCQs are experimentally compatible with on-chip architectures and high-fidelity operations, making them promising candidates for a scalable bosonic quantum processor. However, their bit-flip time must increase further to fully leverage these advantages. Here, we present direct evidence that the bit-flip time in a KCQ is limited by leakage out of the qubit manifold and experimentally mitigate this process. We coherently control the leakage population and measure it to be > 9%, twelve times higher than in the undriven system. We then cool this population back into the KCQ manifold with engineered dissipation, identify conditions under which this suppresses bit-flips, and demonstrate increased bit-flip times up to 3.6 milliseconds. By employing both Hamiltonian confinement and engineered dissipation, our experiment combines two paradigms for Schr\"odinger-cat qubit stabilization. Our results elucidate the interplay between these stabilization processes and indicate a path towards fully realizing the potential of these qubits for quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、計算期間の量子コヒーレンスを維持することに大きく依存する。 ボゾン量子誤差補正は、クォービットを雑音耐性振動子の状態の重畳に符号化することで、このコヒーレンスを保護する。 Kerr-cat qubit (KCQ) の場合、これらの状態は、駆動非線形発振器における技術者ハミルトンの準退化基底状態から安定性を導出する。 KCQはオンチップアーキテクチャや高忠実度演算と実験的に互換性があり、スケーラブルなボソニック量子プロセッサの候補として期待できる。 しかし、これらの利点を完全に活用するためには、ビットフリップ時間がさらに増加する必要がある。 ここでは、KCQにおけるビットフリップ時間は、キュービット多様体からの漏れによって制限され、この過程を実験的に緩和する直接証拠を示す。 我々は, 漏洩集団をコヒーレントに制御し, 9%以上と非駆動システムの12倍と測定した。 次に、この集団を工学的な散逸でKCQ多様体に冷却し、ビットフリップを抑制する条件を特定し、ビットフリップの速度を3.6ミリ秒まで増加させる。 ハミルトニアン閉じ込めと工学的消散の両方を用いて、我々の実験はシュリンガー・キャット量子ビット安定化のための2つのパラダイムを組み合わせる。 本結果は,これらの安定化過程間の相互作用を解明し,量子誤り訂正のための量子ビットのポテンシャルを完全に実現するための道筋を示す。

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