論文の概要: Fault-tolerant preparation of arbitrary logical states in the cat code

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.17438v1
• Date: Thu, 19 Feb 2026 15:07:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-20 15:21:29.116901
• Title: Fault-tolerant preparation of arbitrary logical states in the cat code
• Title（参考訳）: 猫コードにおける任意の論理状態のフォールトトレラント化
• Authors: Zi-Jie Chen, Weizhou Cai, Liang-Xu Xie, Qing-Xuan Jie, Xu-Bo Zou, Guang-Can Guo, Luyan Sun, Chang-Ling Zou,
• Abstract要約: 4本脚のネココードに符号化された任意の論理状態のフォールトトレラント化のための完全なフレームワークを提案する。 この枠組みは、ボソニックモードとアンシラの両方で励起減衰や脱落を含む、支配的な不整合誤差を抑制するために設計された。 スケーリング解析により、論理誤差率は物理誤差率とほぼ2倍に増加し、全ての一階誤差が完全に抑制されていることを確認した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.188273064906527
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Preparing high-fidelity logical states is a central challenge in fault-tolerant quantum computing, yet existing approaches struggle to balance control complexity against resource overhead. Here, we present a complete framework for the fault-tolerant preparation of arbitrary logical states encoded in the four-legged cat code. This framework is engineered to suppress the dominant incoherent errors, including excitation decay and dephasing in both the bosonic mode and the ancilla via error detection. Numerical simulations with experimentally realistic parameters on a 3D superconducting cavity platform yield logical infidelities on the order of $10^{-4}$. A scaling analysis confirms that the logical error rate grows nearly quadratically with the physical error rate, confirming that all first-order errors are fully suppressed. Our protocol is compatible with current hardware and is scalable to multiple bosonic modes, providing a resource-efficient foundation for magic state preparation and higher-level concatenated quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: 高忠実度論理状態の準備はフォールトトレラント量子コンピューティングにおける中心的な課題であるが、既存のアプローチでは、制御の複雑さとリソースオーバーヘッドのバランスをとるのに苦労している。 ここでは、4本脚のネココードに符号化された任意の論理状態のフォールトトレラント化のための完全なフレームワークを提案する。 このフレームワークは、ボソニックモードとアンシラの両方における励起減衰や脱落を含む、支配的な不整合誤差をエラー検出によって抑制するために設計された。 3次元超伝導空洞プラットフォーム上での実験的パラメータを用いた数値シミュレーションにより, 10^{-4}$の順に論理的不整合が得られる。 スケーリング解析により、論理誤差率は物理誤差率とほぼ2倍に増加し、全ての一階誤差が完全に抑制されていることを確認した。 我々のプロトコルは、現在のハードウェアと互換性があり、複数のボソニックモードにスケーラブルであり、マジック状態の準備と高レベルの量子誤り訂正のためのリソース効率の良い基盤を提供する。

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