一种具有硬件高效量子纠错功能的偏置擦除腔量子比特
擦除量子比特因其对纠错阈值的宽松要求而具有优势。尽管双轨擦除量子比特已在电路量子电动力学中展现出显著的错误层级结构,但偏置擦除量子比特——其擦除错误主要源自一个逻辑基态——能提供更优越的特性。本研究通过将单个微波腔体的真空态与双光子福克态编码为硬件高效的偏置擦除量子比特,实现了超过265的擦除偏置比。借助超导传输子辅助量子比特进行逻辑态测量与电路中途擦除检测,该团队实现了低于1%的逻辑态分配误差,并将99.3%以上的泄漏误差转化为可检测擦除。经过擦除后选择后,有效逻辑弛豫速率(6.2毫秒)⁻¹与退相干速率(3.1毫秒)⁻¹分别超出擦除错误率31倍和15倍,在逻辑子空间内建立了显著的错误层级结构。这些后选择误差率表明,相较于腔体内两个最低福克态编码的最佳物理量子比特设定的盈亏平衡点,该系统获得了约6.0倍的相干性增益。此外,采用交错擦除检测的随机基准测试显示残余逻辑门误差仅为0.29%。该工作构建了一个紧凑且硬件高效的偏置擦除量子比特平台,为通过外层级稳定器码的级联实现容错量子计算铺平了道路。

