論文の概要: Autonomous cooling of Kerr-cat qubits to minutes-long bit-flip times
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.04868v1
- Date: Tue, 03 Nov 2026 13:24:36 GMT
- ステータス: 情報取得中
- システム内更新日: 2026-11-04 17:44:05.633665
- Title: Autonomous cooling of Kerr-cat qubits to minutes-long bit-flip times
- Title（参考訳）: Kerr-cat量子ビットの分長ビットフリップ時間への自律冷却
- Abstract要約: 超伝導発振器の2つの逆コヒーレント状態の情報を符号化することで、キャット量子ビットはそのようなバイアスを実現する。
Kerr-cat qubits では、駆動二重井戸ポテンシャルはこれらの状態を閉じ込め、高速なコヒーレント制御を可能にする。
我々は,光子数450秒のKerr-catビットフリップの指数関数的スケーリングを,前回の実証以上の5桁で観測した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum error correction becomes more hardware efficient when physical noise is strongly biased towards one error channel. Cat qubits realize such a bias by encoding information in two opposite coherent states of a superconducting oscillator, so that bit flips are exponentially suppressed with photon number while phase-flip rates increase only linearly. In Kerr-cat qubits, a driven double-well potential confines these states and enables fast coherent control, but excitations can induce interwell switching, limiting bit-flip times to milliseconds. Here we show that the nonlinear interaction generating the confinement can also cool these excitations. When an intra-well transition becomes resonant with a lossy readout mode, excitations are transferred out of the qubit and dissipated, as established by spectroscopy and relaxation measurements. We observe the predicted exponential scaling of Kerr-cat bit-flip times with photon number, reaching 450 s, over five orders of magnitude beyond previous demonstrations. Phase-flip rates remain consistent with intrinsic photon loss at operating points with seconds-long bit-flip times. We further demonstrate fast Z gates without measurable degradation of bit-flip protection and single-shot readout with a bit-flip probability below $10^{-6}$ per measurement. Autonomous cooling thus brings minutes-long bit-flip protection to Kerr-cat qubits while retaining fast coherent control, without additional cooling drives or circuit elements.
- Abstract（参考訳）: 物理ノイズが1つのエラーチャネルに対して強いバイアスを受けると、量子エラー補正はよりハードウェア効率が良くなる。
超伝導発振器の2つの対向コヒーレントな状態の情報を符号化することで、キャットキュービットはそのようなバイアスを実現するので、ビットフリップは光子数で指数関数的に抑制され、位相フリップ速度は直線的にのみ増加する。
Kerr-cat量子ビットでは、駆動ダブルウェルポテンシャルはこれらの状態を閉じ込め、高速なコヒーレント制御を可能にするが、励起はインターウェルスイッチングを誘導し、ビットフリップ時間をミリ秒に制限する。
ここでは、閉じ込めを発生させる非線形相互作用がこれらの励起を冷却することも示している。
井戸内遷移が損失リードアウトモードと共鳴すると、分光および緩和測定によって確立されたように、クォービットから励起が放出される。
我々は,光子数450秒のKerr-catビットフリップの指数関数的スケーリングを,前回の実証以上の5桁で観測した。
位相フリップ速度は、数秒のビットフリップ時間を持つ操作点における固有の光子損失と一致している。
さらに、ビットフリップ保護とシングルショット読み出しの計測不能な劣化を伴わず、ビットフリップ確率が10〜6ドル未満の高速Zゲートを実証する。
自動冷却は、冷却ドライブや回路要素を追加せずに高速なコヒーレント制御を維持しながら、カーキャットキュービットに数分のビットフリップ保護をもたらす。
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