实验实现cos(2φ)超导量子比特

具有嵌入式对称性的超导电路是稳健保护量子信息免受主要误差通道影响的理想候选方案。cos(2φ)量子比特由一个通过隧穿元件接地的小岛构成,该元件能选择性传输库珀对,利用电荷-宇称对称性防止电荷诱导误差。本实验中,该研究团队观测到一对库珀对宇称相反、分裂频率为13.6 MHz的量子态。在软transmon工作模式下,该分裂频率比先前实现方案小两个数量级,使电荷诱导损耗远低于测得的相干时间。尽管跃迁频率较低,该工作仍实现了量子比特的相干控制、单次读取并解析了量子跃迁。通过小岛电荷矩阵元素相较未受保护plasmon跃迁100倍的抑制效果,证实了量子比特的电荷保护能力,将介电损耗限值提升至10毫秒以上。实测T₁=70μs和T₂回波=2.5μs主要受隧穿元件环路中1/f磁通噪声限制。该实验表明,在transmon体系中增强库珀对配对可在保持低频量子比特相干控制与单次读取能力的同时,对电荷诱导损耗设定了更高限制。研究人员确认磁通噪声是当前主要限制因素,建议采用梯度计设计或新型4e隧穿元件。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-13 16:10

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