模块化fluxonium量子处理器的长程可调耦合器
实现实用化超导量子处理器的路径需要集成大量高性能量子比特。模块化架构通过将大型量子处理器划分为物理隔离的模块(或称芯片单元),并通过长程互连进行连接,有望解决单片设计的扩展瓶颈。尽管磁通量子比特因其长相干时间与高保真度门操作已成为量子计算的理想平台,但现有耦合方案仍局限于单个芯片上相邻量子比特间的连接,这一局限本质上阻碍了模块化集成所需的长程互连。本研究提出了一种可调谐长程耦合器,旨在连接相距超过1厘米的磁通量子比特,从而支持模块化磁通量子处理器的实现。在现实参数假设下,该耦合器有望实现模块间双量子比特门性能——特别是亚100纳秒门操作与低于10^-4的本征错误率,其表现可与模块内(芯片单元内)门操作相媲美,同时以低量子串扰实现模块化集成,这是可扩展系统的关键要求。该研究进一步探讨了将此耦合器集成至模块化磁通比特晶格中的方案,并论证了其满足复杂量子纠错码所需的高连通性与长耦合距离的可行性。此项工作通过将磁通量子比特已证实的性能优势与模块化可扩展性相结合,有望推动大规模磁通量子处理器的发展。

