Control cuántico de un qubit gato con tiempos de cambio de bits superiores a diez segundos

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• Ciencias de la información cuántica
• Circuitos superconductores

Sus antecedentes:

• Los bits cuánticos (qubits) son susceptibles a errores ambientales, lo que requiere arquitecturas de corrección complejas.
• La protección de error inherente en los qubits puede reducir la sobrecarga del hardware, pero debe ser compatible con el control cuántico.
• Los qubits de gato, codificados en estados metestables, ofrecen protección autónoma de cambio de bits.

Objetivo del estudio:

• Implementar y caracterizar un qubit de gato superconductor con protección mejorada de cambio de bits.
• Para demostrar la compatibilidad de las operaciones de control cuántico con la protección de error inherente del qubit gato.
• Evaluar el potencial de los qubits dinámicos para tecnologías cuánticas escalables.

Principales métodos:

• Fabricación y manipulación de un circuito superconductor que implementa un qubit de gato.
• Medición de los tiempos de cambio de bits mediante experimentos de coherencia extendida.
• Preparación e imágenes de los estados de superposición cuántica.
• Caracterización de los tiempos de cambio de fase y la fidelidad del control.

Principales resultados:

• Logró tiempos de cambio de bits de qubit de gato superiores a 10 segundos, una mejora de cuatro órdenes de magnitud.
• Tiempos de cambio de fase medidos mayores de 490 nanosegundos.
• Superposiciones cuánticas controladas con éxito sin comprometer la protección de cambio de bits.

Conclusiones:

• Demostró una compatibilidad sin precedentes entre el control cuántico y la protección autónoma de cambio de bits en un cat qubit.
• El qubit dinámico implementado muestra un potencial significativo para el procesamiento de información cuántica robusta.
• Este trabajo allana el camino para arquitecturas de computación cuántica más escalables y tolerantes a fallos.