近日，容错量子硬件开发商Alice & Bob与里昂高等师范学院（ENS Lyon）研究人员合作，公布了一项关于多光子猫量子比特（cat-qubit）的实验成果。

研究团队展示了一种利用直流（DC）电压偏置 SQUID 耦合器构建多光子耗散的方案，通过微伏量级直流电压偏置替代传统微波参量泵浦驱动，实现猫量子比特稳定化。这一架构不仅消除了驱动引起的寄生克尔（Kerr）非线性效应，也为超导玻色编码（superconducting bosonic codes）提供了一种更具扩展性的控制机制。

从微波泵浦到直流偏置

在标准猫量子比特实现方案中，通常需要利用强微波泵浦信号激活连续双光子耗散，将光子对从存储腔移除并转移至具有损耗特性的缓冲模中。

但高功率微波泵浦也会带来自克尔（self-Kerr）和交叉克尔（cross-Kerr）非线性频率频移，从而影响量子态保真度。

此次方案则是在约瑟夫森结 SQUID 两端施加恒定直流电压偏置，使隧穿的库珀对交换离散能量2eV，对应存储腔与缓冲模之间的能量差。

由于约瑟夫森频率处于连续旋转状态，一阶寄生克尔项以及磁通失谐效应能够在动态演化过程中相互抵消，即平均为零。

实验实现 1对1、2对1 和 4对1 光子转换

实验装置通过一个磁通可调 SQUID，将高 Q 值存储波导谐振器（4.0429 GHz）与有损缓冲谐振器（7.56 GHz）连接。

通过调节直流电压偏置，研究团队实现了1对1、2对1及4对1光子转换过程的选择性激活。

Wigner 态层析成像进一步证实了确定性的光子对提取。实验实现的最大双光子交换速率达到18.2 MHz，有效双光子耗散速率达到0.48 MHz。

硬件简化与四分量猫量子比特

相比传统微波控制方案，采用直流电压偏置线路能够简化硬件布局，并降低稀释制冷机内部的热负荷。

与此同时，隔离式“4对1”光子交换技术实现了四分量猫量子比特——利用四个相干态进行信息编码，在无需复杂多频微波控制的情况下进一步增强纠错能力。

Anne’s Insight

这项工作的价值不仅在于实现了一种新的多光子耗散方式，更值得关注的是：量子纠错硬件正在从“增加控制复杂度”走向“通过物理架构本身降低控制复杂度”。

对于猫量子比特以及超导玻色编码而言，如果直流偏置架构能够进一步证明其稳定性、可扩展性和制造兼容性，那么它所影响的将不仅是单个器件设计，而可能是未来容错量子计算系统的控制架构与工程实现路径。

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