可调谐、无模式且免杂交的交叉克尔耦合器用于微型超导量子比特
超导量子电路通常采用基于电容电荷的线性耦合方案来控制量子比特等元件间的相互作用。尽管这种方案简单有效,但它难以同时满足多项竞争性电路设计要求,例如在保持高量子比特非谐性和相干性的同时,还需实现高连接密度与高封装密度。此外,利用线性耦合元件实现的可调相互作用会导致模式杂化的动态变化,可能引发非绝热跃迁,从而产生泄漏误差并限制门操作速度。该工作尝试通过提出基于SQUID(超导量子干涉器件)耦合器的新型耦合架构来解决这些挑战,该架构采用约瑟夫森能量相对较小的设计。SQUID耦合器可提供可被外部磁通调控的本征交叉克尔相互作用,且不依赖模式杂化机制。耦合器的小型约瑟夫森能量使相互作用保持在微扰尺度,既能实现源自对角耦合元件的足够强交叉克尔相互作用,又可抑制耦合元件间有害的高阶混合效应。基于这些特性,研究人员证明SQUID耦合器能实现快速、绝热且高保真度的受控Z门操作,无需引入额外模式,且该操作对高频量子比特的结不对称性具有鲁棒性。虽然结不对称性和旁观量子比特的寄生杂化可能引发非常规串扰,但研究表明这些效应在实际电路参数下足够微弱。作为此类结基耦合方案的应用示例,该团队展示了基于融合式transmon量子比特的微型超导量子处理器的可扩展拼接策略。
量科快讯
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