Quantenkontrolle eines Oszillators mit einem Kerr-cat-Qubit

Bosonische Codes bieten eine hardwareeffiziente Strategie zur Quantenfehlerkorrektur, indem sie Quanteninformationen redundant im großen Hilbertraum eines harmonischen Oszillators codieren. Experimentelle Realisierungen dieser Codes sind jedoch oft durch Ancilla-Fehler begrenzt, die während der Syndrommessungen auf das kodierte logische Qubit propagieren. Das Kerr-cat-Qubit wurde als Ancilla für diese Codes vorgeschlagen, da es theoretisch exponentielle Rauschverzerrung aufweist, die fehlerverzeihende Syndrommessungen ermöglichen würde, aber die für die Durchführung dieser Syndrommessungen erforderliche Kopplung wurde bisher nicht nachgewiesen. In dieser Arbeit realisieren wir experimentell eine angetriebene parametrische Kopplung eines Kerr-cat-Qubits an einen Mikrowellenhohlraum mit hoher Qualitätsfaktor und demonstrieren ein Gate-Set, das universelle Quantenkontrolle des Hohlraums ermöglicht. Wir messen die Dekohärenz des Hohlraums in Anwesenheit des Kerr-cat und entdecken überschüssiges Dephasieren aufgrund der Erwärmung des Kerr-cat zu angeregten Zuständen. Durch die Auslegung einer frequenzselektiven Dissipation, um diese Erwärmung zu bekämpfen, sind wir in der Lage, dieses Dephasieren zu eliminieren, was ein hohes On-Off-Verhältnis der Kontrolle demonstriert. Unsere Ergebnisse ebnen den Weg zur fehlerverzeihenden Messung von Fehler-Syndromen bosonischer Codes mit dem Kerr-cat.