Estabilización y funcionamiento de un qubit de Kerr-cat

Área de la Ciencia:

• Ciencia de la información cuántica
• Circuitos superconductores
• La óptica cuántica

Sus antecedentes:

• Los estados del gato de Schrödinger, superposiciones cuánticas de estados clásicos distintos, son cruciales para la metrología cuántica, la comunicación y la computación.
• La codificación de qubits en superposiciones de estados coherentes ofrece protección contra errores de cambio de fase, pero la implementación práctica enfrenta desafíos en la estabilización del estado y el control rápido.

Objetivo del estudio:

• Demostrar experimentalmente un método para generar y estabilizar los estados de gato de Schrödinger.
• Para mejorar la robustez y el control de los qubits protegidos contra errores codificados en estos estados.

Principales métodos:

• Utilizó la interacción entre la no linealidad de Kerr y la compresión de modo único en un resonador de microondas superconductor.
• Se han aplicado técnicas de estabilización para mantener la integridad de los estados altamente excitados del gato de Schrödinger.

Principales resultados:

• Logró un aumento significativo (más de un orden de magnitud) en el tiempo de relajación transversal del qubit estabilizado en comparación con la codificación de estado de Fock de un solo fotón.
• Operaciones de puerta de un solo qubit demostradas en escalas de tiempo más de sesenta veces más rápidas que el tiempo de coherencia más corto.
• Se realizó con éxito la lectura de un solo disparo del qubit protegido bajo estabilización.

Conclusiones:

• El método demostrado genera y estabiliza efectivamente los estados de gato de Schrödinger, mejorando la coherencia de qubits y permitiendo un control cuántico rápido.
• Estos estados macroscópicos estabilizados ofrecen una plataforma prometedora para el procesamiento de información cuántica robusta, combinando velocidad y resistencia al error.