在耗散条件下确定性生成超过100个光子的猫态
大尺度猫态对于探索量子到经典过渡具有重要意义和基础性作用,同时也是量子计量和容错量子计算中极具前景的资源。然而,由于退相干作用下脆弱性的增加,放大猫态的规模仍具挑战性。该工作提出利用混合量子比特-玻色子系统在厄米或非厄米含时哈密顿量下的动力学不变量来生成大尺度猫态。这是一项基于通用量子控制理论的研究,在该理论中,系统动力学通过依赖于量子比特状态的幺正变换在辅助视角下进行分析。海森堡方程呈现了可编码于动力学不变量演化中的可控动力学,并对哈密顿量施加了约束。当量子比特制备于平衡叠加态时,玻色子模式可从真空状态确定性地演化为平均光子数超过120的猫态。在厄米情况下,生成完美无缺;在非厄米情况下,保真度超过0.962。该研究方案还可应用于生成大尺度的内禀猫态和四分量猫态。通过制备宏观量子态,该工作本质上将通用量子控制推进到了混合离散-连续变量系统。

