工程化一种多模态珀塞尔滤波器,用于超导量子比特的复位与读出,并具备固有珀塞尔保护

高效量子比特重置与泄漏态抑制是实现可扩展超导量子计算的关键环节,尤其在量子纠错领域。然而这类操作通常需要额外的片上组件。本研究提出并实验验证了一种基于多模珀塞尔滤波器的超导量子电路设计,通过利用共面波导谐振器的固有模态结构——分别采用其基模与二阶模进行量子比特重置与读取,从而免除了额外电路元件的需求。在倒装焊架构中实现的该器件展现出:220纳秒内残余激发低于1%的无条件重置性能,以及62纳秒内选择性重置第二激发态的泄漏抑制单元。仿真预测在800 MHz带宽范围内,珀塞尔受限的弛豫时间可超过1毫秒。据我们所知,这是首个利用微波谐振器不同阶模实现分立量子比特操作的实验研究,为可扩展、模态高效的量子处理器设计开辟了新路径。

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