論文の概要: Highly robust logical qubit encoding in an ensemble of V-symmetrical qutrits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06219v1
• Date: Fri, 05 Dec 2025 23:50:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.244361
• Title: Highly robust logical qubit encoding in an ensemble of V-symmetrical qutrits
• Title（参考訳）: V対称量子ビットのアンサンブルにおける高ロバストな論理量子ビット符号化
• Authors: Luis Octavio Castaños-Cervantes, Manuel Calixto, Julio Guerrero,
• Abstract要約: 偶数および奇数シュディンガー猫状態は、対称的なV-構成を持つ四重項のアンサンブルのU(3)のコヒーレント状態から形成される。 単一量子NOTゲートとアダマールゲートの実装方法を示す。
• 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 propose using even and odd Schödinger cat states formed from coherent states of U(3) of an ensemble of qutrits with a symmetrical V-configuration (a qubit-disguised qutrit) to encode a logical qubit. These carefully engineered logical qubit states are parameter independent stationary states of the effective master equation governing the evolution of the ensemble and, consequently, constitute dark states and are invulnerable to dissipation and correlated collective dephasing. In particular, the logical qubit states are immune to single qutrit decay (the analogous of single photon loss process for qutrits) and simultaneous decay and driving of two qutrits (the analogous two-photon loss and driving processes for qutrits). In addition, we show how to implement the single-qubit quantum NOT gate and the Hadamard gate followed by either the phase gate or the phase and $Z$ gates. We study analytically the case of two qutrits and conclude that the logical qubit states exhibit parity-sensitive inhomogeneous broadening and local correlated dephasing: the even logical state is completely immune to these processes, while odd one is vulnerable. Nevertheless, in the presence of these interactions one can also define another odd state with mixed permutation symmetry that is immune to both inhomogeneous broadening and local correlated dephasing. We suggest that these results can be extrapolated to an arbitrary number of qutrits. The effective master equation is deduced from a physical system composed of two parametrically coupled cavities with one of them interacting dispersively with an ensemble of three-level atoms (the qutrits). In principle this physical system can be implemented by means of two coplanar waveguide resonators, a SQUID parametrically coupling them, and a cloud of alkali atoms close to one of the resonators.
• Abstract（参考訳）: 我々は、対称なV-コンフィグレーション (qubit-disguized qutrit) を持つキュートリットのアンサンブルの U(3) のコヒーレントな状態から形成される偶奇なシェーディンガー猫状態を用いて、論理的キュービットを符号化する。 これらの慎重に設計された論理キュービット状態は、アンサンブルの進化を支配している実効マスター方程式のパラメータ独立定常状態であり、結果として暗黒状態を形成し、散逸と相関する集合的デファス化には耐え難い。 特に、論理クォービット状態は、単一クォートリット崩壊(クォートリットの単一光子損失過程の類似)と2つのクォートリットの同時崩壊と駆動(クォートリットの類似の2光子損失と駆動過程)に免疫する。 さらに、単一量子NOTゲートとアダマールゲートの実装方法を示し、その後位相ゲートまたは位相ゲートとZ$ゲートが続く。 2つのキュートリットのケースを解析的に研究し、論理量子状態はパリティに敏感な不均一な拡張と局所的相関の認知(偶数的状態はこれらの過程に完全に免疫するが、奇数的状態は脆弱である)を示すと結論付けた。 それにもかかわらず、これらの相互作用の存在下では、不均一な拡張と局所的相関な退化の両方に免疫を持つ混合置換対称性を持つ別の奇状態を定義することもできる。 これらの結果は任意の数の石英に外挿可能であることを示唆する。 実効マスター方程式は、2つのパラメトリック結合された空洞からなる物理系から導かれ、そのうちの1つは3レベル原子(クエット)のアンサンブルと分散的に相互作用する。 この物理系は、2つのコプラナー導波管共振器、SQUIDパラメトリック結合器、および共振器の1つに近いアルカリ原子の雲によって実装することができる。

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