論文の概要: Spin Kerr-cat qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.19687v1
• Date: Tue, 21 Apr 2026 17:10:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-22 22:41:49.894367
• Title: Spin Kerr-cat qubits
• Title（参考訳）: Spin Kerr-cat qubits
• Authors: Z. M. McIntyre, Daniel Loss,
• Abstract要約: 我々は、四極子核のスペクトルにおけるクロック遷移を利用するスピンKerr-cat符号化を導入する。 スピンKerr-cat量子ビットの基本状態は、$mathbbZ$$-symmetric nuclear-spin Hamiltonianの2つの最低レベルによって与えられる。 我々は1/f$ノイズのモデルでスピンKerr-cat qubitの劣化時間を計算するとともに、$mathbbZ$ノイズの破れによる量子ビットの緩和も行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The use of noise-robust qubit encodings provides a way of extending the lifetime of quantum information at the hardware level. In this work, we introduce the spin Kerr-cat encoding, which leverages a clock transition in the spectrum of quadrupolar nuclei (having spin length $I\geq 1$) to achieve a first-order suppression of noise leading to qubit dephasing. The basis states of the spin Kerr-cat qubit are given by the two lowest levels of a $\mathbb{Z}_2$-symmetric nuclear-spin Hamiltonian and are well approximated by spin cat states. We compute the dephasing time of the spin Kerr-cat qubit under a model of $1/f$ noise, as well as relaxation of the qubit due to breaking of the $\mathbb{Z}_2$ symmetry by charge-noise-induced fluctuations of the quadrupolar tensor. Using measured parameters for antimony (${}^{123}\mathrm{Sb}$) donors in silicon, we estimate that a coherence time of $T_2^*=100$ s could be achieved with this encoding. We propose a two-qubit gate mediated by hopping electrons and estimate that with an enhancement of measured quadrupolar splittings by a factor of $\approx 4$, a gate fidelity of $99\%$ could be achieved for spin Kerr-cat qubits encoded in ${}^{123}\mathrm{Sb}$ nuclear spins, neglecting errors that impact the electron while it is being shuttled and read out.
• Abstract（参考訳）: ノイズロスの量子ビット符号化を用いることで、ハードウェアレベルでの量子情報の寿命を延ばすことができる。 本研究では、四極子核のスペクトル(スピン長$I\geq 1$)のクロック遷移を利用して、クォービットの劣化につながるノイズの1次抑制を実現するスピンKerr-cat符号化を導入する。 スピンKerr-cat量子ビットの基底状態は、$\mathbb{Z}_2$-symmetric nuclear-spin Hamiltonianの2つの最低レベルによって与えられ、スピン猫状態によってよく近似される。 スピンKerr-cat qubitの劣化時間を1/f$ノイズモデルで計算し、また四極テンソルの電荷-ノイズ誘起揺らぎによる$\mathbb{Z}_2$対称性の破れによるキュービットの緩和も行う。 シリコン中のアンチモン({}^{123}\mathrm{Sb}$)ドナーの測定パラメータを用いて,この符号化により,T_2^*=100$sのコヒーレンス時間が得られると推定した。 電子をホッピングする2量子ゲートを提案し、測定された四極子分割を$\approx 4$で拡張することで、スピンのKerr-cat qubitsを${}^{123}\mathrm{Sb}$核スピンで符号化し、電子に衝突するエラーを無視して読み出すことができると推定する。

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