アリス＆ボブとENSリヨン、マルチフォトンキャット量子ビット散逸のためのDCバイアスSQUIDアーキテクチャを実証

耐故障性量子ハードウェア開発企業のアリス＆ボブは、リヨン高等師範学校（ENSリヨン）の研究者との共同研究により、キャット量子ビットの安定化のためのマルチフォトン散逸を設計するDC（直流）電圧バイアスSQUIDカプラーに関する実験結果を発表しました。この物理アーキテクチャは、従来のマイクロ波パラメトリックポンプ駆動に代わり、マイクロボルト級のDC電圧バイアスを使用することで、駆動誘起の寄生カー非線形性を排除しつつ、超伝導ボソンコードのスケーラブルな制御メカニズムを提供します。

標準的なキャット量子ビットの実装では、メモリキャビティから損失のあるバッファモードへ光子ペアを除去するために、強力なマイクロ波ポンプトーンを用いて連続的な2光子散逸がアクティブ化されます。しかし、高出力のマイクロ波ポンピングは、望ましくない自己カーおよび相互カー非線形周波数シフトを引き起こし、量子状態の忠実度を低下させます。ジョセフソン接合SQUIDに安定したDC電圧バイアスを印加することで、トンネルするクーパー対は、メモリとバッファの光子状態間のエネルギー差に一致する離散エネルギー（2eV）を交換します。ジョセフソン周波数は連続的に回転するため、一次の寄生カー項とフラックスのずれは動的に平均化されます。

実験セットアップでは、高Q値のメモリ導波路共振器（4.0429 GHz）と損失のあるバッファ共振器（7.56 GHz）を、フラックスチューナブルSQUIDを介して結合しました。DC電圧バイアスを調整することで、チームは1対1、2対1、4対1の光子変換プロセスの選択的なアクティブ化を実証しました。ウィグナー状態トモグラフィーにより、決定論的なペア光子抽出が確認され、最大2光子スワップレート18.2 MHz、実効2光子散逸レート0.48 MHzを達成しました。