超导量子比特-耦合器系统中的磁通串扰表征与缓解

超导量子比特近年来已实现卓越的门保真度,突破了纠错阈值。这一进步的关键要素是引入了可调耦合器,通过频率调控来操纵比特间耦合。迈向容错量子计算,增加物理比特数量是实现高效纠错码的必经之路。在多量子比特架构中,磁通控制(Z)线对于调节量子比特与耦合器频率至关重要。然而密集的磁通线会导致磁通串扰,即施加于某元件的磁通会意外干扰相邻量子比特或耦合器。这种串扰会掩盖施加磁通偏置时量子比特的闲置频率,进而降低门操作性能与校准精度。本研究中,研究人员在多Z线多量子比特-耦合器芯片上实现了磁通串扰的表征与抑制,且无需为耦合器增设额外读取线路。通过量化量子比特与耦合器间磁通诱导的相互频率偏移,该工作构建了抵消矩阵以实现非局域磁通的精准补偿,将Z线串扰从56.5‰大幅降至接近统计误差的0.13‰。磁通补偿修正了CZ交换作用测量,最终获得关于磁通偏置的对称图谱。与无串扰理论计算的CZ交换图谱相比,实测图谱表明该方法为耦合器-Transmon系统提供了近乎零串扰的环境。这些成果凸显了该方法在增强无磁通串扰控制方面的有效性,为超导量子处理器的规模化拓展提供了关键技术支撑。

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