論文の概要: Switching rates in Kerr resonator with two-photon dissipation and driving

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13308v1
• Date: Mon, 17 Nov 2025 12:40:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 14:36:25.207761
• Title: Switching rates in Kerr resonator with two-photon dissipation and driving
• Title（参考訳）: 二光子散逸と駆動によるカー共振器のスイッチング速度
• Authors: V. Yu. Mylnikov, S. O. Potashin, M. S. Ukhtary, G. S. Sokolovskii,
• Abstract要約: 有限デチューニングと2光子散逸を伴う2光子駆動のKerr発振器のスイッチング速度を解析的に検討した。 クラマーの理論と$P$-表現を用いて、ビットフリップ誤差率の解析式を導出する。
• 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 analytically investigate the switching rate in a two-photon driven Kerr oscillator with finite detuning and two-photon dissipation. This system exhibits quantum bistability and supports a logical manifold for a bosonic qubit. Using Kramer's theory together with the $P$-representation, we derive an analytical expression for the bit-flip error rate within the potential-barrier approximation. The agreement is demonstrated between analytical calculations and numerical simulations obtained by diagonalization of the Liouvillian superoperator. In the purely dissipative limit, the switching rate increases monotonically with detuning, as the two metastable states approach each other in phase space. However, the exponential contribution to the bit-flip rate exhibits a nontrivial dependence on system parameters, extending beyond the naive scaling with the average photon number. In the presence of large Kerr nonlinearity, the switching rate becomes a nonmonotonic function of the detuning and reaches a minimum at a finite detuning. This effect arises because detuning lowers the activation barrier for weak nonlinearity but increases it for large ones, ensuring a minimum of the switching-rate at nonzero detuning. These results establish key conditions for optimizing the performance of critical cat qubits and are directly relevant for the design of scalable superconducting bosonic quantum architectures.
• Abstract（参考訳）: 有限デチューニングと2光子散逸を伴う2光子駆動のKerr発振器のスイッチング速度を解析的に検討した。 このシステムは量子不安定性を示し、ボゾン量子ビットの論理多様体をサポートする。 クラマーの理論と$P$-表現を用いて、ポテンシャルバリア近似におけるビットフリップ誤差率の解析式を導出する。 この一致は、リウヴィリア超作用素の対角化によって得られる解析計算と数値シミュレーションの間で実証される。 純粋に散逸する極限では、2つの準安定状態が相空間で互いに接近するにつれて、切り換え速度はデチューニングによって単調に増加する。 しかし、ビットフリップ率への指数的な寄与は、平均光子数による単純なスケーリングを超えて、システムパラメータへの非自明な依存を示す。 大きなカーの非線形性が存在する場合、スイッチングレートはデチューニングの非単調関数となり、有限デチューニングで最小値に達する。 この効果は、デチューニングが弱い非線形性の活性化障壁を低下させるが、大きなものは減少し、非ゼロのデチューニングにおけるスイッチングレートの最小値が保証される。 これらの結果は、臨界猫量子ビットの性能を最適化するための重要な条件を確立し、スケーラブルな超伝導ボソニック量子アーキテクチャの設計に直接関係している。

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