論文の概要: Generalized Kerr-Cat Qubit Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14901v1
• Date: Fri, 12 Jun 2026 19:11:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-16 16:21:32.449037
• Title: Generalized Kerr-Cat Qubit Codes
• Title（参考訳）: 一般化Kerr-Cat量子符号
• Authors: Alonso Viladomat, Shahram Dehdashti, Amin Kargarian, Janis Nötzel, Peter van Loock,
• Abstract要約: 本稿では,Kerr型コヒーレント状態から構築したSchrdinger cat codeの体系的研究を行う。 我々は,Kerr catの符号化が従来の猫符号より有意に優れており,ノイズの損失とデファスリングが混在していることを示す。 一般のKerr Schrdinger cat codesをフォールトトレラントなボソニック量子計算の候補として同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.247831901990074
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a systematic study of Schrödinger cat codes constructed from Kerr-type coherent states, including displaced Kerr coherent states and Barut--Girardello Kerr coherent states, each admitting two distinct families determined by the sign of the Kerr nonlinearity. By tuning the Kerr parameter and coherent-state amplitude, these states interpolate between $\mathfrak{su}(2)$, $\mathfrak{su}(1,1)$ coherent states, providing a unified and versatile foundation for this type of bosonic quantum error correction. Unlike standard two-component Schrödinger cat codes, where a single photon-loss event induces an uncorrectable bit-flip, the nonlinear phase-space structure of Kerr cat states enables simultaneous detection and correction of both photon-loss and dephasing errors within a unified recovery framework, with optimal recovery operations determined via convex optimization. We demonstrate that Kerr cat encodings significantly outperform conventional cat codes under combined loss and dephasing noise, and that judicious parameter optimization can suppress both error channels to a level that reduces the overhead of additional error correction layers. We further show that Kerr-deformed coherent-state manifolds under engineered two-photon driving emerge as effective steady states of driven-dissipative dynamics, with single-photon decoherence strongly suppressed and leakage outside the protected manifold appearing only as higher-order corrections in the deformation strength. Our extended formalism identifies generalized Kerr Schrödinger cat codes as promising candidates for fault-tolerant bosonic quantum computation in experimental platforms such as nonlinear photonics.
• Abstract（参考訳）: カー型コヒーレント状態から構成されたシュレーディンガー猫符号の体系的研究を行い、カー型コヒーレント状態とバルト-ジラーデロ・カールコヒーレント状態を含む。 Kerrパラメータとコヒーレント状態振幅をチューニングすることにより、これらの状態は$\mathfrak{su}(2)$, $\mathfrak{su}(1,1)$コヒーレント状態の間を補間し、この種のボソニック量子誤差補正の統一的で汎用的な基礎を提供する。 通常の2成分のシュレーディンガー・キャット符号とは異なり、1つの光子損失事象が補正不能なビットフリップを誘導するが、カー・キャット状態の非線形位相空間構造は、コンベックス最適化により最適な回復操作をすることで、光子損失とデフォーカスエラーの同時検出と修正を可能にする。 我々は,Kerr catの符号化が従来の猫符号よりはるかに優れていて,ノイズが重なり合っていることを実証し,パラメータ最適化によって両方のエラーチャネルを,付加的なエラー訂正層のオーバーヘッドを低減するレベルに抑えることができることを示した。 さらに, 単光子デコヒーレンスを強く抑制し, 変形強度の高次補正としてのみ現れる保護多様体の外側に漏れることにより, 工学的二光子駆動下でのカー変形コヒーレント状態多様体が, 駆動散逸ダイナミクスの有効な定常状態として現れることを示した。 我々の拡張形式主義は、一般化されたカー・シュレーディンガー猫符号を非線形フォトニクスのような実験プラットフォームにおけるフォールトトレラントなボソニック量子計算の有望な候補とみなす。

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