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量子比特测量是量子信息处理的核心。在超导量子比特领域，标准读出技术不仅受信噪比的限制，还受测量过程中状态弛豫的限制。在这项工作中，我们证明，通过使用超导电路的多层希尔伯特空间，可以抑制由于弛豫而导致的限制：在多级编码中，只有当出现多个错误时，测量才会被破坏。利用这种技术，我们表明，我们可以直接解决 10 3 分之一级别的 transmon 门错误。扩展了这个想法，我们将相同的原理应用于以玻色子模式编码并用 transmon ancilla 检测的逻辑量子比特的测量，实现了 Hann 等人的提议 [ Phys. Rev. A 98 , 022305 (2018) ]。量子比特状态分配基于一系列重复读出，进一步降低了整体不保真度。这种方法非常通用，并且研究了几种编码；当码字之间的距离相对于光子损失增加时，码字更容易区分。探索了多次读出和状态弛豫之间的权衡，并表明其与光子损失模型一致。我们报告了基于 Fock 的编码的逻辑分配不保真度为 5 . 8 × 10 − 5，量子纠错码（S = 2 ，N = 1 二项式码）的逻辑分配不保真度为 4 . 2 × 10 − 3。我们的结果不仅提高了量子信息应用的保真度，而且还能够更精确地表征过程或门错误。
多层超导电路中编码的量子比特的高保真测量
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