Correzione degli errori bosonici con Fluxonium

Abstract degli autori

La correzione quantistica degli errori (QEC) bosonica offre una via efficiente in termini di hardware verso la computazione quantistica tollerante ai guasti. Finora, tuttavia, le implementazioni dei codici bosonici nei circuiti superconduttori hanno utilizzato cavità a microonde 3D, delle dimensioni di centimetri, controllate da qubit transmon a frequenza fissa, con tempi di vita logica limitati dagli errori di bit-flip dei transmon. Qui realizziamo la QEC bosonica in un’architettura interamente planare, abbinando un fluxonium pesante, il cui tempo di vita in caso di bit-flip, pari a $451 \pm 70~μ\mathrm{s}$, supera quello di qualsiasi qubit di controllo impiegato in precedenti dimostrazioni, a un risonatore a spirale archimedea su chip, con un volume modale inferiore di diversi ordini di grandezza rispetto alle precedenti cavità 3D. Prepariamo stati Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) a energia finita e li stabilizziamo mediante correzione degli errori senza misurazioni, con un rapido reset del fluxonium, estendendo il tempo di vita logica di un fattore pari a $1.59 \pm 0.05$. Questi risultati forniscono la prima dimostrazione del controllo di un risonatore mediante un fluxonium debolmente accoppiato e, con essa, la prima realizzazione di QEC bosonica indipendente in un’architettura di circuiti superconduttori interamente planare.