Alice & Bob、DC電圧バイアスを用いたキャット・クビット安定化の新たな手法を実証

インサイダー・ブリーフ

• Alice & BobとENS Lyonは、より低発熱でコンパクトな量子ハードウェアを可能にする、猫量子ビット（cat qubits）を安定化させるための電圧駆動アプローチを実証しました。
• このデバイスは、マイクロ波駆動なしで3 MHzの2光子交換レートを達成し、不要な周波数効果を抑制しながら、これまでのマイクロ波駆動の猫量子ビットカプラーを上回りました。
• 電圧を調整することで、同一チップ上での1、2、および4光子の交換が可能になり、4成分猫量子ビットの開発を支える可能性があります。

プレスリリース — 誤り耐性量子コンピューティングのリーダーであるAlice & BobとÉcole Normale Supérieure de Lyonは本日、超伝導量子システムにおいて猫量子ビットを安定化させるための、よりコンパクトな設計と低発熱を可能にする、新しく高速なアプローチを発表しました。

マイクロ波共振器に情報を保存する猫量子ビットは、共振器から環境へ光子を厳密にペアで散逸させるプロセスによって安定化されます。このプロセスはカプラーと呼ばれるコンポーネントで行われます。Alice & Bobの現在の猫量子ビットでは、カプラーは慎重に設計されたマイクロ波信号によって駆動されており、これは同社が長年洗練させてきたアプローチです。

今回の新しい実験で、研究者らは代替カプラーを探索しました。彼らはマイクロ波信号を必要とせず、約100万分の1ボルトの定電圧を使用して同様のプロセスを駆動しました。主な成果は以下の通りです：

• あらゆるポンプ型カプラーよりも高速：新しいカプラーは、これまでのどのポンプ駆動型猫量子ビットカプラーよりも速く光子を交換しました（2光子交換レート 3 MHz）。データは、この設計がさらに高いレートに達する可能性があることを示唆しています。
• 1つのチップで複数の操作：電圧を変更するだけで、デバイスを1、2、または4光子ずつの交換に切り替えることができました（約1.1マイクロボルトのバイアスで2光子プロセス）。
• 不要な非線形性の抑制：通常の猫量子ビットの安定化では、光子数に伴う不要な周波数変化が伴うことが多く、これは猫コードにとって有害です。この新しい戦略は、この寄生効果を抑制します。
• ペアで放出される光子の観測：チームはウィグナー・トモグラフィーを使用してメモリの状態を直接画像化し、光子がペアで散逸しているのを確認しました。

既存のアプローチを置き換えるのではなく、この新しいメカニズムは猫量子ビットを構築するためのツールボックスに加わり、4光子相互作用などの高次プロセスへのアクセスを提供します。これらは、4つのコヒーレント状態に情報をエンコードする4成分猫量子ビットの開発をサポートする可能性があります。4光子プロセスは既存の手法では達成が非常に困難ですが、このアプローチを使えば現実的に達成可能です。