量子科技中心_量科网

超导量子处理器的规模化发展正面临两个根本性限制：低温布线复杂度呈指数级增长，以及微波串扰与珀塞尔衰减带来的性能劣化。该研究团队提出频率复用毫米波超导量子比特的创新概念，并展示了一种集成片上低温非互易时空周期超导倍频器的全新架构，将其作为频率复用量子比特阵列的通用控制总线。该总线通过单一低频输入音调取代多路高频XY驱动线，利用倍频器生成高阶谐波频率梳，每个谐波可共振寻址特定量子比特。其关键创新在于总线具备动态非互易特性，既能提供信号增益和本征隔离（同步抑制珀塞尔衰减使所有异频量子比特的T1时间延长），又能将相干串扰降低两个数量级以上。这种时空调制机制不仅实现了参量倍频功能，还产生了类似宇宙膨胀的波传播动力学现象——研究人员观测到磁场波包出现类红移展宽与减速效应。基于非马尔可夫主方程的理论模型证实，该设计通过构建记忆核在重塑噪声频谱的同时延长了相干时间。完整误差预算分析表明，该架构可使超过25个量子比特的阵列保持低于容错阈值的门错误率，将原本由串扰主导的误差预算转变为受限于材料本征相干性。这种集成化、频率复用且非互易的控制总线，为实现前所未有的I/O简化、噪声鲁棒性及可扩展的高相干量子处理提供了全新路径。