คอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบคิวบิตแมวเป็น แนวทางหนึ่งที่ถูกเสนอขึ้นเพื่อสร้าง คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดใหญ่โดยอาศัยสถานะแมวของชโรดิงเกอร์

สถานะ Cat คือการซ้อนทับกันของสถานะแสงที่สอดคล้องกันสองสถานะ คิวบิต Cat เข้ารหัสข้อมูลควอนตัมในสถานะเหล่านี้^{[ 1 ]}

ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การป้องกันในตัวต่อข้อผิดพลาดบางประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพลิกบิต ทำให้การแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัมมีประสิทธิภาพมากขึ้นในวงจรตัวนำยิ่งยวด^{[ 2 ]}

แนวทางนี้กำลังได้รับการพัฒนาโดยAlice & BobและAmazon Web Services (AWS) และอื่นๆ^{[ 3 ] [ 4 ]}

คิวบิตแมวใช้สถานะโคฮีเรนต์ของตัวสั่นฮาร์มอนิก ควอนตัม —โฟตอนไมโครเวฟที่ถูกกักไว้ในตัวเรโซเนเตอร์ ตัวนำยิ่งยวด —เป็นสถานะตรรกะ 0 และ 1 ^{[ 1 ]}ชื่อนี้มาจาก ความคิดทดลอง เรื่องแมวของชโรดิงเกอร์ซึ่งระบบอยู่ในสถานะซ้อนทับกันของสองสถานะที่แตกต่างกันในระดับมหภาค^{[ 3 ]}

ข้อผิดพลาดในการคำนวณควอนตัมโดยทั่วไปเกิดขึ้นเป็นข้อผิดพลาดแบบพลิกบิต — การเปลี่ยนสถานะตรรกะของคิวบิตจาก 0 เป็น 1 หรือในทางกลับกัน — และข้อผิดพลาดแบบพลิกเฟส ซึ่งเปลี่ยนแปลงเฟสสัมพัทธ์ระหว่างสถานะที่ซ้อนทับกัน^{[ 2 ] [ 4 ]}

คุณสมบัติสำคัญของคิวบิตแมวคือความน่าจะเป็นของการพลิกบิตจะลดลงแบบเอกซ์โพเนนเชียลตามจำนวนโฟตอนในสถานะโคฮีเรนต์^{[ 1 ]} ใน สถาปัตยกรรม ทรานส์มอน ตัวนำยิ่งยวดแบบดั้งเดิมที่ใช้รหัสพื้นผิว การแก้ไขข้อผิดพลาดทั้งสองประเภทอาจต้องใช้คิวบิตทางกายภาพจำนวนมากเพื่อให้ได้ คิวบิตเชิงตรรกะที่ปราศจากข้อผิดพลาดเพียงตัวเดียว^{[ 2 ]}

คิวบิตแมวสามารถรักษาเสถียรภาพต่อข้อผิดพลาดการพลิกบิตได้โดยการเชื่อมต่อคิวบิตเข้ากับสภาพแวดล้อมที่แลกเปลี่ยนคู่โฟตอนกับระบบอย่างเป็นพิเศษ ซึ่งจะช่วยต่อต้านผลกระทบของข้อผิดพลาดบางอย่างที่ทำให้เกิดการพลิกบิตโดยอัตโนมัติ และทำให้มั่นใจได้ว่าสถานะควอนตัมจะยังคงอยู่ในพื้นที่ย่อยที่แก้ไขข้อผิดพลาดตามที่ต้องการ^{[ 5 ]}

การระงับการพลิกบิตโดยธรรมชาติหมายความว่าการแก้ไขข้อผิดพลาดจำเป็นต้องจัดการกับช่องข้อผิดพลาดที่เด่นเพียงช่องเดียว ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าอคติเสียงรบกวน สิ่งนี้ทำให้สามารถใช้รหัสแก้ไขข้อผิดพลาดแบบหนึ่งมิติ เช่นรหัสการทำซ้ำ แบบคลาสสิก แทนที่จะใช้รหัสพื้นผิว แบบสองมิติ ^{[ 6 ]}

ด้วยเหตุนี้ คิวบิตแมวจึงสามารถเข้ารหัสคิวบิตเชิงตรรกะในสถาปัตยกรรมที่มีประสิทธิภาพด้านฮาร์ดแวร์มากขึ้น เพื่อเปิดใช้งานชุดการดำเนินการเชิงตรรกะที่ได้รับการปกป้องอย่างสมบูรณ์ในระดับสากล ในขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายจำนวนมากที่จำเป็นสำหรับรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดอื่นๆ^{[ 6 ]}

การออกแบบนี้แสดงให้เห็นว่าคิวบิตแมวแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการขยายขนาดอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อการแก้ไขข้อผิดพลาดเต็มรูปแบบและการคำนวณควอนตัมที่ทนต่อความผิดพลาด^{[ 5 ] [ 7 ]}

ในปี พ.ศ. 2544 ^{[ 8 ]}ได้มีการเสนอแนวคิดการซ้อนทับของสถานะโคherent สำหรับการคำนวณควอนตัม คิวบิต Cat ได้รับการเสนอเป็นครั้งแรกในฐานะส่วนประกอบพื้นฐานสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทนต่อข้อผิดพลาดได้ในระดับสากลในปี พ.ศ. 2544 ^{[ 9 ]}

ในปี 2015 Devoret และคณะได้ตีพิมพ์การสาธิตเชิงทดลองครั้งแรกของคิวบิตแมว^{[ 10 ] [ 11 ]}

ในปี 2020 คิวบิตแมวในออสซิลเลเตอร์ช่วยลดการพลิกบิตแบบเอกซ์โพเนนเชียล ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการคำนวณควอนตัมด้วยค่าใช้จ่ายที่ลดลง^{[ 12 ]}

ในปี 2024 นักวิจัยของ Alice & Bob ได้ขยายอายุการใช้งานของบิตพลิก (bit-flip lifetime) ซึ่งเป็นระยะเวลาที่คิวบิตสามารถรักษาสถานะไว้ได้ก่อนที่จะเกิดข้อผิดพลาดบิตพลิก เป็นเจ็ดนาที^{[ 13 ] [ 14 ]}

ในปี 2025 AWS ได้พัฒนาชิปที่แสดงให้เห็นถึงอัตรา 1.65% ต่อรอบสำหรับอาร์เรย์คิวบิตแมวห้าตัว^{[ 3 ] [ 15 ]}การบรรลุระดับการลดข้อผิดพลาดในระดับนี้ด้วยรหัสแก้ไขข้อผิดพลาดขนาดใหญ่ก่อนหน้านี้ต้องใช้คิวบิตเพิ่มเติมอีกหลายสิบตัว อย่างไรก็ตาม ชิปยังคงต้องจัดการกับข้อผิดพลาดทั้งบิตพลิกและเฟสพลิก เนื่องจากชิปนี้รวมทั้งทรานส์มอนและคิวบิตแมว^{[ 2 ]}