基于非局域耗散工程稳定的多模薛定谔猫态的通用量子计算

薛定谔猫态通过在谐振子的受保护流形中编码逻辑信息，为玻色子量子纠错提供了一个硬件高效的平台。虽然先前的工作已经证明了多模薛定谔猫态的耗散稳定化可作为稳健的量子存储器，但通用量子计算的框架仍然缺失。在此，我们通过为耗散稳定的多模猫量子比特引入一个通用门集来扩展这种方法。利用通过工程化非局域耗散耦合的Kerr非线性振子链和有效的低维描述，我们展示了如何通过绕X轴的任意旋转和绕Z轴的π/2旋转来实现任意单量子比特控制。我们进一步展示了如何通过每个阵列上仅一个振子耦合两个这样的稳定阵列，通过实现XX(π/2)门来实现相干纠缠操作。数值模拟证明了在现实参数下的高保真门动力学和纠缠产生。最后，我们分析了感应和固有光子损失、无序以及有效低维理论的有效性范围的影响。我们的结果确立了耗散稳定的多模薛定谔猫态作为通用玻色子量子计算的潜在架构。