論文の概要: Controllable non-Hermitian topology in a dynamically protected cat qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.20680v1
• Date: Wed, 22 Apr 2026 15:30:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-23 15:36:11.196122
• Title: Controllable non-Hermitian topology in a dynamically protected cat qubit
• Title（参考訳）: 動的に保護された猫量子ビットにおける可制御性非エルミート位相
• Authors: Tian-Le Yang, Pei-Rong Han, Zhen-Biao Yang, Shi-Biao Zheng,
• Abstract要約: 2光子駆動により安定化されたキャット・キュービットモードでリッチ・リウビリアの例外構造を明らかにする。 位相$$のPDがこれらの例外点のコヒーレントな制御を提供することを示す。 本研究の結果は, 拡散安定化, 位相コヒーレント制御, NHトポロジーを橋渡しし, オープン量子系における高次LEPの制御性を示すものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.09999629695552194
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Dissipatively stabilized cat qubits are promising for fault-tolerant quantum information processing, yet their non-Hermitian (NH) spectral topology remains largely unexplored. We uncover rich Liouvillian exceptional structures in a cat-qubit mode stabilized by two-photon drive (TPD) and engineered two-photon loss, in the presence of single-photon drive (SPD) and single-photon loss. In the parameter space spanned by SPD strength and detuning, we identify both second- and third-order Liouvillian exceptional points (LEP2s and LEP3s). Remarkably, we show that the phase $θ$ of TPD provides coherent control over these exceptional points: the LEP3 diverges and vanishes at $θ=π/2$, while remaining stable and tunable elsewhere. We introduce a topological invariant based on the winding number of a resultant vector, which robustly identifies LEP3s with unit topological charge. Full master-equation simulations confirm that the system dynamics remains confined to the logical subspace with near-unity fidelity. Our results bridge dissipative stabilization, phase-coherent control, and NH topology, demonstrating controllable higher-order LEPs in open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 散逸的に安定化された猫量子ビットはフォールトトレラントな量子情報処理に期待できるが、その非エルミートスペクトルトポロジーはほとんど探索されていない。 2光子駆動(TPD)と2光子損失(SPD)と1光子損失(SPD)で安定化された猫量子ビットモードでリッチなLiouvillianの例外構造を明らかにする。 パラメータ空間において、SPD強度とデチューニングにより、第2次および第3次リウビリアン例外点(LEP2sおよびLEP3s)の両方を同定する。 注目すべきことに、PD の位相 $θ$ はこれらの例外的な点のコヒーレントな制御を与える: LEP3 は$θ=π/2$ で分岐して消えるが、他の点では安定でチューニング可能である。 結果ベクトルの巻数に基づく位相不変量を導入し,単位トポロジカル電荷を持つLEP3を頑健に同定する。 完全マスター方程式シミュレーションは、系の力学がほぼ一様忠実性を持つ論理部分空間に限られていることを確認する。 本研究の結果は, 拡散安定化, 位相コヒーレント制御, NHトポロジーを橋渡しし, オープン量子系における高次LEPの制御性を示すものである。

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