发表机构
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST); Univ. Grenoble Alpes; CEA; Grenoble INP; IRIG; PHELIQS; Institute for Solid State Physics, the University of Tokyo; Department of Physics, Graduate School of Science, Tokyo University of Science; Research Institute for Science and Technology, Tokyo University of Science（产业技术综合研究所; 格勒诺布尔阿尔卑斯大学; 法国原子能和替代能源委员会; 格勒诺布尔理工学院; 研究信息与影像研究所; 量子物理与化学研究所; 东京大学固体物理研究所; 东京理科大学理学研究科物理学系; 东京理科大学理工研究院）
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本文提出一种基于SISIS结的量子电路制冷器，通过双光子吸收抑制Kerr-cat量子比特的退相干泄漏，同时减少相位翻转错误，为量子信息处理提供有效方法。
AI 中文摘要
在周期性驱动的超导非线性谐振器中实现的Kerr-cat量子比特，是进行具有偏置噪声的量子信息处理的一个有前景的平台。此类系统中的纯退相干会导致量子比特子空间外的泄漏，这促使人们使用量子电路制冷器（QCR）来移除多余的激发。虽然基于常规超导体-绝缘体-正常金属-绝缘体-超导体（SINIS）结构的QCR可以通过单光子吸收来抑制泄漏，但它们也会增强QCR引起的相位翻转错误。在此，我们研究了一种基于超导体-绝缘体-超导体-绝缘体-超导体（SISIS）结并耦合到Kerr参量振荡器（KPO）的QCR。我们证明，基于SISIS的QCR可以在单光子过程被抑制而双光子吸收占主导的区域内工作。因此，所提出的基于SISIS的QCR能够强烈抑制退相干引起的泄漏，同时大幅减少与QCR运行相关的相位翻转错误的增加。这些结果表明，所提出的基于SISIS的QCR为在Kerr-cat量子比特中减轻泄漏同时限制QCR引起的相位翻转错误提供了一种有效方法。
英文摘要
Kerr-cat qubits realized in periodically driven superconducting nonlinear resonators are a promising platform for quantum information processing with biased noise. Pure dephasing in such systems induces leakage out of the qubit subspace, motivating the use of quantum circuit refrigeration (QCR) to remove excess excitations. While conventional superconductor--insulator--normal-metal--insulator--superconductor (SINIS)-based QCRs can suppress leakage via single-photon absorption, they also enhance QCR-induced phase-flip errors. Here we investigate a QCR based on a superconductor--insulator--superconductor--insulator--superconductor (SISIS) junction coupled to a Kerr parametric oscillator (KPO). We show that a SISIS-based QCR can operate in a regime where single-photon processes are suppressed while two-photon absorption dominates. As a result, the proposed SISIS-based QCR achieves strong suppression of dephasing-induced leakage while substantially reducing the increase in phase-flip errors associated with QCR operation. These results demonstrate that the proposed SISIS-based QCR provides an effective approach for mitigating leakage while limiting QCR-induced phase-flip errors in Kerr-cat qubits.
