量子情報科学：2個の超伝導量子ビット間で自律的に安定化した量子もつれ

量子誤り訂正符号は、複数キュービットのレジスターからなる任意の状態をデコヒーレンスによるエラーから保護するために設計されるが、それらを実装することは大規模量子コンピューターを開発する上で極めて困難な問題である。その第一歩は、デコヒーレンスの存在下で、量子ビット（キュービット）や共振器モードなどの簡単な量子系の非平衡状態を安定化することである。これは最近、測定に基づくフィードバック手法を使って達成された。次の一歩は複合系の状態を準備し、安定化することである。今回我々は、2個の超伝導キュービットからなる量子レジスターのもつれたベル状態を、任意の時間で安定化した。我々の結果は自律的なフィードバック手法を使って得られる。この手法では、2キュービットレジスターと散逸性リザーバーを特殊な操作により結合させ、連続駆動部と組み合わせる。同様の自律的なフィードバック手法は、キュービットリセット、単一キュービット状態の安定化、多者間量子系の状態の生成と安定化で使われている。従来型の測定に基づく手法とは異なり、この自律的な方法では、人工的な散逸を使ってデコヒーレンスに対抗することで、エラーを訂正する複雑な外部フィードバックループの必要性を除去する。その代わり駆動部と散逸の存在下で、この系の定常状態がベル状態、すなわち量子情報処理を行う重要な構成要素になるようハミルトニアン中にフィードバックループを組み込んだ。さまざまな物理系に幅広く応用できるこのような自律的手法は、捕獲イオンキュービットに関する同時に発表された論文で実証されているように、量子誤り訂正を実行する重要なツールになるであろう。

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