保护量子处理器中的脆弱信息需要某种形式的量子纠错 (QEC)。使用典型的“软件” QEC 技术(如表面代码 [1]),稳定单个逻辑量子位需要许多物理量子位,每个物理量子位通常实现为弱非线性振荡器。纠错和计算是通过一系列操作和测量实现的,这些操作和测量可以识别位翻转和相位翻转错误。另一种方法是直接在硬件中实现量子稳定器。在这里,纠错源自自然量子动力学,减少了对重复纠缠门、测量以及大量控制线和复杂的经典控制硬件的需要。在这种方法中,高度非平凡的哈密顿量会在巨大的希尔伯特空间内产生一个微小的受保护子空间。这两种方法都可以用错误抑制因子 Λ 来表征,Λ 是逻辑错误随系统规模减小的速率。当前 transmon 量子比特阵列每轮软件纠错所需的时间很长,这意味着 Λ 仅略大于 1 [2] 。在这项工作中,我们通过实验证明了使用哈密顿方法实现更大的 Λ ≳ 100 的潜力。代价是出现相对低能量模式,间隙 ≲ 1 GHz,这使得初始化具有挑战性;这些间隙可以通过参数优化提高。在使用硬件 QEC 构建可扩展逻辑量子比特之前,随着系统规模的增加,证明基于汉密尔顿工程的保护的有效性至关重要。在本信中,我们观察并量化了未受保护元素之间的稳定相互作用汉密尔顿量。我们进行具有局部通量控制的光谱测量,并观察汉密尔顿量中稳定剂项的特征。具体而言,我们发现能带相对于
本文通过引入Hetarch(用于设计异质量子系统的工具箱)来实现异质FTQC设计的挑战,并使用它来探索异性设计方案。使用分层方法,我们可以将量子算法分解为较小的操作(类似于经典应用程序内核),从而大大简化了设计空间和所得的权衡。专门针对超导系统,我们设计了由多种超导设备组成的优化异质硬件,将物理约束抽象成设计规则,使设备能够将设备组装到针对特定操作的标准单元中。最后,我们提供了一个异质的设计空间探索框架,该框架将模拟负担减少了10个或更多倍,并使我们能够将最佳的设计点提高。我们使用这些技术来设计用于纠缠蒸馏,误差校正和代码传送的超导量子模块,将错误率降低2。6×,10。7×和3。0×与均质系统相比。
超导技术利用超导体材料的零电阻特性,引起了人们的极大理论和实践兴趣,其应用范围涵盖量子计算、超高精度传感和量子计量等领域。这些领域的关键现象是约瑟夫森效应,即量子隧穿超电流在两个超导电极之间流动的能力。这种效应已被用于构建超导量子干涉装置 (SQUID),可用作最先进的电磁 (EM) 信号传感器。最近,几种新型 SQUID 设备已显示出在国防/医疗应用方面的巨大潜力,例如,用于捕获和分析用于通信的信号。到目前为止,电路模型已被用来模拟这些设备的性能,但这些模型在某种程度上受到限制。因此,通过利用超导性的新有效场论,如现象学金兹堡-朗道形式或非平衡统计力学方法,该项目将开发和实施一类新的微观模型。这反过来又可以用来验证更复杂设备的行为。
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超导材料已经吸引了一个多世纪的科学界,但是他们的发展和应用的最新进步引发了人们对这些神秘物质的新兴趣。超导体是在临界温度以下冷却时表现出零电阻并排出磁场的材料[1]。这种独特的特性,称为超导性,可以有效地流动电流,而无需任何能量损失。随着研究人员更深入地研究超导材料的潜在应用,他们的承诺将革新各个行业,从能源传播到运输及其他行业。超导材料通过其独特的无电流能力来彻底改变多个行业的巨大潜力。正在进行的研发继续扩大超导性的界限,为变革性技术进步和更可持续的未来铺平了道路。
摘要:超导(SC)状态具有旋转和轨道自由度,并且自旋 - 三个超导性超导性显示了由于存在这些自由度而导致的多个SC阶段。然而,几乎没有报道在SC状态内发生的自旋方向旋转(SC旋转旋转)。UTE 2是一种最近发现的拓扑超导体,在压力下表现出各种SC阶段:在环境压力下(SC1)处的SC状态,高于0.5 GPA(SC2)高于0.5 GPA的高温SC状态和高于0.5 GPA(SC3)的低温SC状态。我们对单晶UTE 2进行了核磁共振和AC敏感性测量。与SC1不同,B轴自旋易感性保持不变,并且通过自旋调制而降低了SC2 -SC3过渡。SC3中的这些唯一属性来自两个SC顺序参数的共存。我们的NMR结果证实了与SC2中与B平行的SC旋转超导性的旋转超导性,并在超导UTE 2中揭示了自旋自由度的剩余自由度。
轮廓:•背景•氦物理和3HE/4HE混合物的行为•制造实用的冰箱•从1960年代到今天的稀释冰箱的开发•现代设计和操作•MK温度下的材料和设计技术
JM Martinis、MH Devoret 等人。 PRB 35,4682 (1987)。 RF Voss和RA Webb(IBM),PRL 47,265(1981); DB Schwarz 等人(纽约州立大学),PRL 55,1547(1985)。
使用量子三级系统或量子三元组作为基本单位来处理量子信息是当代基于量子比特的架构的替代方案,具有提供显著计算优势的潜力。我们利用两个 transmon 的第三能量本征态展示了一个完全可编程的二元组量子处理器。我们开发了一个参数耦合器,以在九维希尔伯特空间中实现出色的连接性,从而实现二元组门的高效实现。我们通过实现 Deutsch-Jozsa、Bernstein-Vazirani 和 Grover 搜索等几种算法来描述我们的处理器。我们的硬件高效协议使我们能够证明 Grover 放大的两个阶段可以提高具有量子优势的非结构化搜索的成功率。我们的研究结果为使用 transmon 作为通用量子计算机的构建块来构建完全可编程的三元量子处理器铺平了道路。