利用量子态压缩技术实现猫量子比特性能提升与容错量子计算进展

《Nature Communications》：Enhancing bosonic qubit protection by squeezing

　　

摘要

玻色子量子比特通过利用谐振子的高维希尔伯特空间来冗余编码逻辑量子信息，从而实现纠错。量子态压缩是精密计量学的重要基石，它通过在共轭正交分量之间重新分配不确定性，以牺牲其中一个变量的灵敏度为代价来增强另一个变量的灵敏度。在玻色子编码中，退相干可以被看作是对噪声敏感的正交分量进行了一种非期望的测量，导致叠加态坍缩并引发错误。通过将不确定性重新分配到该正交分量，可以利用压缩来降低环境的测量强度，从而延长相干时间。在这里，我们利用这一认识对最简单的玻色子编码——猫量子比特——实现了压缩形变，在不显著影响相翻速率的情况下延长了比特翻转时间。我们观察到比特翻转错误大幅减少，相较于标准猫量子比特实现了160倍的改进，并使多猫架构更接近容错量子计算。