論文の概要: Deterministic generation of cat states with more than $100$ photons under dissipation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.03293v1
• Date: Tue, 02 Jun 2026 08:05:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-03 22:00:04.853363
• Title: Deterministic generation of cat states with more than $100$ photons under dissipation
• Title（参考訳）: 消散下で100ドル以上の光子を持つネコ状態の決定論的生成
• Authors: Zhu-yao Jin, Jun Jing,
• Abstract要約: 大きめの猫状態は量子-古典遷移を探索する上で意義があり、基本的なものである。 我々は,Hermitian あるいは非Hermitian 時間依存ハミルトニアンの下でのハイブリッド量子ボゾン系の動的不変量を用いて,大きな猫状態を生成することを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.42970700836450487
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Large-size cat states are especially meaningful and fundamental for exploring the quantum-to-classical transition, as well as promising resources for quantum metrology and fault-tolerant quantum computation. However, amplifying the magnitude of cat states remains challenging because of the growing fragility under decoherence. We propose to generate large cat states by using the dynamical invariant of hybrid qubit-bosonic systems under Hermitian or non-Hermitian time-dependent Hamiltonian. It is a study with the universal quantum control (UQC) theory, in which the system dynamics is analyzed in the ancillary picture via a unitary transformation conditional on the qubit state. The controllable dynamics that can be encoded in the evolution of the dynamical invariant is presented by the Heisenberg equation, which imposes constrains on the Hamiltonian. When the qubit is prepared in a balanced superposed state, the bosonic mode can evolve deterministically from the vacuum state to the cat state of a mean photon number over $120$. In the Hermitian case, the generation is perfect; and in the non-Hermitian case, the fidelity is over $0.962$. Our protocol can also be applied to the generation of the intrinsic cat states and the four-component cat states of large size. Through the preparation of macroscopic quantum states, our work essentially advances UQC to hybrid discrete-continuous variable systems.
• Abstract（参考訳）: 大型猫の状態は、量子-古典遷移の探索や量子力学とフォールトトレラント量子計算のための有望な資源に特に意義があり、基礎的なものである。 しかし、デコヒーレンス下での脆弱性の増大により、猫の状態の規模を拡大することは依然として困難である。 我々は,Hermitian あるいは非Hermitian 時間依存ハミルトニアンの下でのハイブリッド量子ボゾン系の動的不変量を用いて,大きな猫状態を生成することを提案する。 これは普遍量子制御 (UQC) 理論による研究であり、系力学は量子ビット状態のユニタリ変換条件によって補助図形で解析される。 力学不変量の進化においてエンコードできる制御可能な力学は、ハミルトニアンに制約を課すハイゼンベルク方程式によって表される。 量子ビットがバランスの取れた重畳状態に設定された場合、ボソニックモードは真空状態から平均光子数120ドルを超える猫状態へと決定的に進化することができる。 エルミートの場合、生成は完全であり、非エルミートの場合、忠実度は0.962$以上である。 また,本プロトコルは,本質的な猫状態と大型の4成分の猫状態の生成にも適用可能である。 マクロな量子状態の調製を通じて、我々の研究はUQCをハイブリッドな離散連続変数系へと本質的に前進させる。

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