通过将交变磁体集成到超导量子比特设计中,提升了量子比特性能

识别一种既能可调谐又能抵抗环境噪声的量子比特材料平台,是实现实用量子计算所需克服的主要障碍之一。为此,一种探索途径是使用具有本征自旋相关相互作用(如自旋-轨道耦合或磁性)的超导量子比特。然而,在此背景下,最近发现的一类名为交错磁体的材料在很大程度上尚未被探索。该团队通过微观计算确定了当包含交错磁约瑟夫森结时,超导量子比特的特性如何改变。关键的量子比特性能参数,包括分裂能、非简谐性、退相干以及单/耦合量子比特门操作时间,展现出丰富的特性,这些特性取决于交错磁材料的特征属性,例如奈尔场的强度以及系统中交错磁体相对界面的晶向。该工作特别关注transmon设计,并表明该量子比特在0-$π$跃迁点附近以及处于$φ$态时,都能很好地抵抗退相干,同时表现出优异的非简谐性。该团队提出,通过使用应变,可以将交错磁量子比特移出其保护区域以实现更快的门操作时间,然后再将其移回保护状态。该工作还讨论了交错磁特性如何影响磁通量子比特和fluxonium。研究结果表明,由于交错磁体能带结构的独特性质,将交错磁材料集成到现有的超导量子比特设计中可以显著提高其性能。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-06-01 18:25

量科快讯