对称耦合读出实现双轨量子比特的高速高保真擦除检测
擦除量子比特是实现硬件高效量子纠错的理想平台。要发挥这种编码的纠错优势,需要频繁进行快速、高保真且可扩展的电路中途擦除检测。本研究通过采用硬件高效电路——单个读出谐振器与双轨量子比特的两个transmon器件形成对称色散耦合——实现了擦除检测。该方案能在384纳秒内完成单次擦除检测,对双轨逻辑态影响极小:每次检测残留误差仅6.0(2)×10⁻⁴,引发的退相干仅8(3)×10⁻⁵,擦除错误率2.54(1)×10⁻²。双轨量子比特编码空间内高度匹配的色散读出耦合(χ匹配特性)还催生了一种新模态:可与单量子比特门操作并行执行的实时连续擦除检测。实验测得单量子门操作中位数误差7.2×10⁻⁵,其中擦除检测引发的误差不足1×10⁻⁵。这不仅降低了擦除检测开销,更为软信息量子纠错提供了关键要素。这些成果共同证明,对称耦合色散读出是实现基于transmon双轨量子比特擦除纠错的快速、硬件高效且可扩展的核心组件。

