論文の概要: Dissipatively Stabilized 0-n Fock Qubits for Noise-Biased Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.25959v1
- Date: Wed, 26 Aug 2026 16:20:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.89838
- Title: Dissipatively Stabilized 0-n Fock Qubits for Noise-Biased Quantum Computing
- Title（参考訳）: ノイズバイアス量子コンピューティングのための散逸安定化0-nフォック量子ビット
- Abstract要約: ノイズバイアス量子ビットはビットフリップ誤差を持ち、位相フリップ誤差に対して指数関数的に抑制される。
基底状態の情報を符号化することでノイズバイアスを抑える「0-n」フォック量子ビットアーキテクチャを提案する。
猫量子ビット上の制御Xゲートに対して,10～8ドルに近いビットフリップ確率が達成可能であることを数値的に示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.027998963147546147
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Noise-biased qubits have bit-flip errors that are exponentially suppressed relative to phase-flip errors, and offer a promising route toward fault-tolerant quantum computing. However, this bias can be compromised during gate operations with non-biased control qubits. To address this limitation, we propose a "0-n" Fock qubit architecture that maintains the noise bias by encoding information in the ground state and n-th excited state of a nonlinear multi-level system, such as a transmon. This encoding is achieved via a dissipative stabilization that acts as decay and gain for lower and upper intermediate levels, respectively. We first analytically demonstrate that bit-flip errors are exponentially suppressed with the number of levels. Then, we present a practical implementation using a multi-mode lossy filter to achieve the frequency-selective dissipation. Finally, we numerically demonstrate that bit-flip probabilities approaching $10^{-8}$ are achievable for controlled-X gates on cat qubits using the 0-n qubit as an ancilla with $n \geq 9$ (i.e. ten or more levels), for realistic experimental parameters. Building on this, we simulate syndrome extraction in a repetition code, achieving logical error rates in the megaquop regime with only a distance of $d=9$.
- Abstract（参考訳）: ノイズバイアス量子ビットはビットフリップ誤差を持ち、位相フリップ誤差に対して指数関数的に抑制され、フォールトトレラント量子コンピューティングへの有望な経路を提供する。
しかし、このバイアスは、非バイアス制御キュービットによるゲート操作中に妥協することができる。
この制限に対処するため、トランスモンのような非線形多層システムの基底状態とn番目の励起状態の情報を符号化することで、ノイズバイアスを抑える「0-n」フォック量子ビットアーキテクチャを提案する。
この符号化は、それぞれ下中間レベルと上中間レベルの減衰と利得として機能する散逸安定化によって達成される。
まず、ビットフリップ誤差がレベル数で指数関数的に抑制されることを解析的に示す。
そこで本研究では,周波数選択散逸を実現するために,多モード損失フィルタを用いた実用的な実装を提案する。
最後に, 0-n qubit を ancilla として, 実際の実験パラメータとして $n \geq 9$ (10以上のレベル) を用いて, キャットキュービット上の制御Xゲートに対して, 10〜8$ に近づくビットフリップ確率が達成可能であることを数値的に示す。
これに基づいて, 繰り返し符号のシンドローム抽出をシミュレートし, 距離が$d=9$のメガクオプ系における論理誤差率を達成する。
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