超越单次保真度:基于切尔诺夫判据的超导量子比特读出吞吐量优化

单次保真度是超导量子比特读取的标准基准指标,但其并不能直接最小化量子态认证所需的总挂钟时间。该研究团队构建了色散读取的信息理论描述框架,将测量记录视为随机通信信道,并采用包含T1弛豫效应和完整腔记忆的轨迹模型,计算了主导多轮错误指数的经典切尔诺夫信息。研究发现,使单次保真度最大化的积分时间与使总认证时间最小化的时间存在系统性差异。针对典型transmon参数和硬件开销,吞吐量最优积分窗口比保真度最优窗口更长,可获得约9-11%的认证加速效果,在高读取功率与高开销状态下增益饱和于1.13倍左右。通过将提取的经典信息与高斯切尔诺夫极限比较,定义了信息提取效率指标,结果表明:典型色散方案在短积分时间内受检测效率限制仅能捕获约45%的信息,而在约1.22微秒的吞吐量最优积分时间点,由于T1导致的轨迹模糊效应,该效率下降至约12%。该理论框架将读取校准与高吞吐量超导处理器中最小化认证时间的操作目标直接关联。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-25 18:21

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