微波光子之间的直接受控相位门
真正实用的量子信息处理最终需要在大希尔伯特空间中进行操作,以便高效编码逻辑信息并实现噪声防护。谐波振荡器天然适合构建此类高维空间,能实现硬件高效且可纠错的玻色编码。然而,振荡器间的直接纠缠操作仍是重大挑战。现有方案通常依赖参数化激活相互作用来激发辅助非线性元件的激发态,这虽能诱导振荡器间的有效相互作用,但会引入额外耗散通道并导致编码流形泄漏。本研究通过工程化手段,在两个超导腔微波光子间实现了无需激发非线性元件的拉曼辅助交叉克尔相互作用,从而抑制耦合器引发的退相干效应。该方法建立了微波光子间的直接耦合,可在两个振荡器的单光子和双光子子空间中实现受控相位门操作,直接生成纠缠态。最终,我们利用该动力学将存储腔的光子数宇称映射至辅助振荡器(而非非线性元件),在实现错误检测的同时保护存储模式免受测量引发的退相干影响。这项工作通过实现振荡器间保持相干性的直接光子-光子相互作用,拓展了玻色电路量子电动力学(cQED)工具箱。该方案实现的纠缠门完全在玻色编码空间内运行,同时抑制了非线性辅助激发的退相干效应,为容错玻色量子计算提供了关键操作原语。
量科快讯
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