超导量子比特阵列中的串扰色散与空间标度
量子比特间的串扰从根本上限制了量子处理器的可扩展性,这需要能处理大规模量子比特阵列复杂性的基于物理学的模型。该研究团队建立了一个全面的理论和实验框架,用于捕捉固定频率transmon晶格中相邻与非相邻量子比特间的残余相互作用。该模型综合了带状电容矩阵中的指数局域化效应、通过中间模式失谐乘积对虚拟耦合的抑制、以及亚截止电磁场的倏逝衰减等机制,推导出耦合强度随空间距离和频谱失谐变化的预测性标度关系。 通过对带有电感分流柱的4×4超导量子比特晶格进行实验表征,研究人员观察到与理论预测相符的指数空间衰减和频率依赖性抑制现象,在4-6 GHz工作范围内所有最近邻耦合均达到定量吻合。研究结果表明,当忽略空间和频谱依赖性时,标准色散哈密顿近似会系统性高估长程耦合强度;这些误差会传递至电路仿真和设计策略中。该工作提出的框架为实际制造约束下大规模量子处理器的串扰缓解提供了设计指导,解决了可扩展性中的瓶颈问题。

