通过可控耗散提升Kerr猫态量子比特的相干性
量子计算的核心在于整个运算过程中维持量子相干性。玻色量子纠错通过将量子比特编码至抗噪声的振荡器态叠加中来实现相干保护。以克尔猫态量子比特(KCQ)为例,这类量子态之所以稳定,源于其作为受驱非线性振荡器中人工设计哈密顿量的准简并基态。KCQ在实验层面具备与片上架构兼容、支持高保真度操作等优势,使其成为可扩展玻色量子处理器的理想候选方案。然而,要充分发挥这些优势,仍需进一步延长其比特翻转时间。本研究通过实验证实:KCQ的比特翻转时限受限于量子比特流形外部的粒子数泄漏,并成功抑制该过程。研究人员通过相干调控使泄漏粒子数占比超9%(较未受驱系统提升12倍),继而采用工程耗散将该粒子数冷却回KCQ流形。实验锁定了抑制比特翻转的条件,将翻转时间延长至3.6毫秒。这项工作通过结合哈密顿量约束与工程耗散两种薛定谔猫态量子比特稳定范式,揭示了两种稳定机制的相互作用机理,为充分实现此类量子比特在纠错领域的潜力指明了路径。
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