量子科技中心_量科网

玻色子猫量子比特因其逻辑比特翻转率随猫态光子数呈指数抑制，有望实现硬件高效的量子纠错。然而，多项实验报告表明，在大光子数下这种抑制效应会达到饱和，从而限制了可实现的保护效果。本研究结合量子轨迹模拟、半经典分析和刘维尔谱方法，研究了现实耗散猫量子比特中比特翻转的特性——其中承载量子信息的存储模式与一个耗散的缓冲腔相互作用。研究表明，比特翻转是 inherently 涉及存储器和缓冲器的动力学过程，因此无法通过单模近似描述来捕捉。研究人员识别出一种反射对称性，其在半经典层面和量子轨迹中产生锁相条件，这是实现规则比特翻转动力学的主要要求。该对称性的破坏是饱和现象的根源，且发现当满足两个条件时会发生：首先，缓冲器状态瞬时跟随存储器状态的绝热近似必须失效——这通常发生在大光子数下；其次，交叉克尔相互作用和退相干等关键参数必须存在，导致非规则动力学，其中存储器波动在比特翻转过程中被缓冲器放大。在此区间内，研究发现比特翻转表现为规则动力学中的混沌爆发，这一点可从量子轨迹拓扑结构的变化以及刘维尔谱及其相关本征模在切换事件中的参与得到证实。最后，我们通过与实验数据的对比验证了理论预测，揭示了耗散混沌行为在玻色子纠错码中的有害作用。