使用...优化超导通量量子比特读出
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尽管超导量子比特为可扩展的量子计算架构提供了潜力,但执行实用算法所需的高保真度读出迄今为止仍未实现。此外,高保真度的实现伴随着较长的测量时间或量子态的破坏。在本论文中,我们通过将两个超低噪声超导放大器集成到单独的色散通量量子比特测量中来解决这些问题。我们首先演示了一个通量量子比特,该量子比特与由电容分流 DC SQUID 形成的 1.294 GHz 非线性振荡器电感耦合。振荡器的频率由量子比特的状态调制,并通过微波反射法检测。微带 SQUID(超导量子干涉装置)放大器 (MSA) 用于提高测量灵敏度,使其高于半导体放大器。在第二个实验中,我们报告了通过共享电感耦合到由交错电容器和蛇形线电感器并联组合形成的准集总元件 5.78 GHz 读出谐振器的通量量子比特的测量结果。近量子极限约瑟夫森参量放大器 (paramp) 可大幅降低系统噪声。我们展示了使用 MSA 在读出谐振器中低至百分之一光子的读出激发水平下提高保真度和降低测量反作用的测量结果,观察到读出可见度提高了 4.5 倍。此外,在读出谐振器中低于十分之一光子的低读出激发水平下,未观察到 T 1 的降低,这可能使连续监测量子比特状态成为可能。使用 paramp,我们展示了具有足够带宽和信噪比的连续高保真读出,以解决通量量子比特中的量子跳跃。这是通过读出实现的,该读出可将读出指针状态分布的误差区分为千分之一以下。再加上能够在 T 1 时间内进行多次连续读出,允许使用预兆来确保初始化到可信状态(例如基态)。这种方法使我们能够消除由于虚假热布居引起的误差,将保真度提高到 93.9%。最后,我们使用预兆引入一个简单、快速的量子比特重置协议,而无需更改系统参数来诱导 Purcell 弛豫。

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