带有可调普塞尔滤波器的超导多量子比特处理器的灵活读出与无条件复位
根据DiVincenzo准则所述,量子比特读取与重置是实现量子计算系统的关键环节。该研究团队提出了一种可扩展架构方案,采用专为超导量子比特设计的频率可调非线性Purcel滤波器。该架构兼具灵活读取和无条件重置功能,其读取协议通过可调滤波器动态调整读取谐振器的有效线宽,在测量阶段优化信噪比的同时抑制空闲时段的光子噪声。实验表明,即便在较小色散位移条件下,无需使用约瑟夫森参量放大器或行波参量放大器即可实现99.3%的读取保真度。在重置操作方面,该方案利用目标量子比特相邻的可调耦合器作为中介,将量子比特激发态能量导入Purcell滤波器实现快速耗散。研究人员展示了200纳秒内无条件重置泄漏诱导的|2⟩态和|1⟩态(错误率≤1%),单独重置|1⟩态仅需75纳秒。通过重复重置循环(≤600纳秒),可将错误率进一步降至0.1%以下。该滤波器同时抑制了光子噪声与Purcell效应,从而降低了量子比特退相干。这种可扩展的Purcell滤波器架构在量子比特读取、重置和保护方面表现出卓越性能,有望成为推进容错量子计算系统发展的重要硬件组件。
