論文の概要: Realisation of Protected Cat Qutrit via Engineered Quantum Tunnelling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.17675v1
• Date: Sun, 25 Jan 2026 03:38:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-27 15:23:08.200871
• Title: Realisation of Protected Cat Qutrit via Engineered Quantum Tunnelling
• Title（参考訳）: 量子トンネルによる保護された猫クオリットの実現
• Authors: Sangil Kwon, Daisuke Hoshi, Toshiaki Nagase, Daichi Sugiyama, Hiroto Mukai, Kengo Takemura, Rintaro Kojima, Yu Zhou, Shohei Watabe, Fumiki Yoshihara, Jaw-Shen Tsai,
• Abstract要約: 我々は3光子KPOを実装し、保護クォートとしての可能性を探る。 我々は、クォートと励起状態の間のエキゾチックな時間的干渉から生じる位相空間における呼吸様ダイナミクスを観察する。 我々は3光子KPOの基本量子特性を解明し、代替クォートプラットフォームとしての利用に向けた第一歩を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7907563955797203
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Engineering quantum tunnelling in phase space has emerged as a viable method for creating a protected qubit with biased-noise properties. A promising approach is to combine a Kerr nonlinearity with multi-photon transitions, resulting in a system known as a Kerr parametric oscillator (KPO). In this work, we implement a three-photon KPO and explore its potential as a protected qutrit. We confirm quantum coherence by demonstrating three-photon Rabi oscillations and performing direct Wigner function measurements that reveal three-component cat-like states. We observe breathing-like dynamics in phase space, arising from exotic temporal interference between the qutrit and excited states. The frequency of this interference corresponds to the energy gap between the qutrit and excited manifolds, thereby providing an experimental hallmark of qutrit space protection. We also identify a higher-order pump term as the main mechanism suppressing photon occupation; mitigating this term is necessary to maximize protection. Our findings elucidate the basic quantum properties of the three-photon KPO and establish the first step toward its use as an alternative qutrit platform.
• Abstract（参考訳）: 位相空間における量子トンネルは、バイアスノイズ特性を持つ保護量子ビットを作成するための実行可能な方法として登場した。 有望なアプローチは、カーの非線形性と多光子遷移を組み合わせることで、カーパラメトリック発振器(KPO)と呼ばれるシステムを実現することである。 本研究では,三光子KPOを実装し,保護クォートとしての可能性を探る。 我々は、3光子ラビ振動を実証し、3成分の猫様状態を示す直接ウィグナー関数測定を行うことで量子コヒーレンスを確認する。 我々は、クォートと励起状態の間のエキゾチックな時間的干渉から生じる位相空間における呼吸様ダイナミクスを観察する。 この干渉の周波数は、立方体と励起多様体の間のエネルギーギャップに対応し、したがって立方体空間保護の実験的な目印を与える。 また,光子占有を抑制する主要な機構として高次ポンプ項を同定し,保護を最大化するためには,この項を緩和する必要がある。 我々は3光子KPOの基本量子特性を解明し、代替クォートプラットフォームとしての利用に向けた第一歩を確立した。

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