基于振荡电压偏置的超导电路中自纠错 GKP 量子比特

我们提出了一种用于耗散性纠错 Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 量子比特的简单电路架构。该装置由阻抗为 $h/2e^2\approx 12.91\,{\rm k}\Omega$ 的电磁共振器组成，其连接有一个在共振器频率的两倍处振荡的电压偏置的约西明森结。对于较大的驱动幅度，该电路可由 GKP 稳压哈密顿量有效描述，其低能子子空间形成用于抗相空间局部噪声的量子比特代码空间。可以通过将共振器通过带通滤波器耦合到浴中来耗散性地稳定和纠错 GKP 状态中的状态； resulting side-band cooling effect stabilizes the system in the GKP code space, dissipatively correcting it against both bit and phase flip errors. 模拟显示，对于基于 NbN 结的该方案，在约 $100\,{\rm mK}$ 运行温度范围内，可通过耗散性纠错将相干时间提高约 $1000$ 倍。该方案可用于稳定正方形和六边形格子 GKP 代码。最后，提出了基于约西明森电流的读出方案以及耗散性纠错的单量子比特 Clifford 门。