单台超导量子设备中实现保真度超99.9%的单量子比特门、双量子比特门及读取操作
实现高保真度的单量子比特门、双量子比特门和量子比特读取,对于构建可扩展的误差校正量子计算机至关重要。然而,提升某一操作性能的设备参数往往会降低其他操作性能,这使得同步优化极具挑战性。该研究团队在由两个超导transmon量子比特通过可调耦合器组成的电路中证明:通过精确调控量子比特-耦合器间的耦合强度,可在不影响读取性能的前提下,同时实现高保真度的单、双量子比特门操作。最终,研究人员在单一器件上实现了99.93%的40小时平均CZ门保真度、99.98%的同步单量子比特门保真度,以及超过99.94%的读取保真度。 这一成果得益于三个关键创新:优化的耦合参数设计、基于新型“相位平均泄漏误差放大”(PALEA)协议的高效CZ门校准实验,以及与高相干量子比特兼容的读取配置。该工作为在保持所有核心操作持续高保真度的同时,实现超导量子处理器规模化扩展提供了可行路径。
