面向高保真度CNOT门的固定频率传输子量子计算机的晶格补丁结构

超导transmon处理器因其高门保真度和可扩展性,成为大规模量子计算的主要平台。然而,传统的量子比特-耦合器-量子比特(QCQ)架构面临关键的物理和结构瓶颈,特别是在系统扩展过程中出现的频率拥挤(旁观量子比特碰撞)以及无法高效映射到标准表面码的问题。为了克服这些限制,该研究提出了一种新颖的晶格片架构,该架构将四个固定频率的transmon耦合到一个固定频率的耦合器上。这种设计增强了量子比特的连接性,并直接映射到表面码晶格单元(plaquette),从而最小化了与逻辑量子比特实现相关的编译开销。此外,完全采用固定频率设计从根本上消除了对外部磁通噪声的敏感性,确保了稳健的操作稳定性。多级数值模拟表明,在片内的所有六个连接方向上,CNOT门保真度均超过0.98。然而,四量子比特架构复杂的交互网络在交叉共振驱动过程中会引入非预期的残余相位累积。这种寄生效应需要精确校准,可通过虚拟 \(R_z\) 门(软件相位更新)实现。最终,该团队的研究结果确立了晶格片架构作为未来容错量子计算机的高效、稳健的基础构建块。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-25 13:30

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