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Exponential suppression of bit-flips in a qubit encoded in an oscillator

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  • معلومة اضافية
    • Contributors:
      Physique Mésoscopique; Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS); Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL; Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL); QUANTum Information Circuits (QUANTIC); Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Inria de Paris; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS); Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL; Université Paris Sciences et Lettres (PSL); Laboratoire de Physique de l'ENS Lyon (Phys-ENS); École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL); Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Circuits Quantiques Hybrides; Centre Automatique et Systèmes (CAS); ANR-16-ACHN-0012,ENDURANCE,Processus multi-photons dans des circuits supraconducteurs pour la correction d'erreur quantique(2016); ANR-18-CE47-0005,HAMROQS,Modèles réduits haute précision pour systèmes quantiques ouverts(2018)
    • بيانات النشر:
      HAL CCSD
      Nature Publishing Group
    • الموضوع:
      2020
    • نبذة مختصرة :
      International audience ; A quantum system interacts with its environment, if ever so slightly, no matter how much care isput into isolating it. As a consequence, quantum bits (qubits) undergo errors, putting dauntingly difficult constraints on the hardware suitable for quantum computation. New strategies are emerging to circumvent this problem by encoding a qubit non-locally across the phase space of a physicalsystem. Since most sources of decoherence are due to local fluctuations, the foundational promise isto exponentially suppress errors by increasing a measure of this non-locality. Prominent examples are topological qubits which delocalize quantum information over real space and where spatial extent measures non-locality. In this work, we encode a qubit in the field quadrature space of asuperconducting resonator endowed with a special mechanism that dissipates photons in pairs. This process pins down two computational states to separate locations in phase space. As we increasethis separation, we measure an exponential decrease of the bit-flip rate while only linearly increasing the phase-flip rate. Since bit-flips are continuously and autonomously corrected at the single qubit level, only phase-flips are left to be corrected via a one-dimensional quantum error correction code.This exponential scaling demonstrates that resonators with non-linear dissipation are promisingbuilding blocks for universal fault-tolerant quantum computation with drastically reduced hardware overhead.
    • Relation:
      info:eu-repo/semantics/altIdentifier/arxiv/1907.11729; ARXIV: 1907.11729
    • الرقم المعرف:
      10.1038/s41567-020-0824-x
    • الدخول الالكتروني :
      https://hal.science/hal-02526631
      https://hal.science/hal-02526631v1/document
      https://hal.science/hal-02526631v1/file/1907.11729.pdf
      https://doi.org/10.1038/s41567-020-0824-x
    • Rights:
      info:eu-repo/semantics/OpenAccess
    • الرقم المعرف:
      edsbas.47B9403C