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从零中提取能量的理论装置...
该模拟器使用磁场和激光配置来创建类似事件的视界，为模拟黑洞附近的量子隧穿创造条件。该装置希望在实验室环境中展示霍金辐射。量子场操纵器由超导量子比特和纠缠发生器组成。它创建并维持与 ZPE 场相互作用的纠缠态。超导电路（例如量子计算机中使用的电路，例如 transmon 量子比特）用于维持相干性并促进纠缠。具有纠错和稳定机制的量子计算机处理量子态，从而能够有效地从 ZPE 中提取能量。纠错码（例如表面码）用于保护量子信息免受退相干的影响。
![arXiv:2212.03805v2 [quant-ph] 2024 年 3 月 21 日](/simg/g:\will\search\icon\source\1\1ee7041d0bdfe059a55000362862286c04796fbf.png)
arXiv:2212.03805v2 [quant-ph] 2024 年 3 月 21 日
最近有研究表明，transmon 量子比特架构经历了多体局部化和量子混沌相之间的转变。虽然系统保持在局部化状态对于量子计算至关重要，但实现这一点的最常见方式依赖于约瑟夫森结参数的无序性。在这里，我们提出了一种准周期性参数模式来代替随机无序。我们使用 Walsh-Hadamard 诊断证明，准周期性比无序更能有效地实现局部化。为了研究我们的新汉密尔顿量对于大型、实验相关的系统尺寸的局部化特性，我们使用了两个互补的微扰理论方案，一个与多体相互作用有关，另一个与自由汉密尔顿量的跳跃参数有关。
电化学能源存储中有机电极的机会和挑战快速高保真量子量子量Qubit通过非扰动交叉kerr耦合
Qubit读数是任何量子信息处理器中必不可少的元素。在这项工作中，我们在实验中证明了transmon和Polarmon模式之间的非扰动交叉kerr耦合底，该模式可以改善量子非态度（QND）读数，用于超导速度。新机制使用与分散近似中的标准QND量子读数相同的实验技术，但由于其非扰动性质，它最大化了速度，单发忠诚度和读取的QND属性。此外，它可以最大程度地减少不需要的衰减通道的影响，例如purcell效应。我们观察到短50 ns脉冲的单次读数保真度为97.4％，并且对长度测量脉冲的QND度为99％，并具有重复的单发读数。
“观察共振荧光中过去和未来量子态之间的干扰”的补充信息
完整的实验装置如图 S1 所示。超导量子比特遵循文献 [1] 中描述的“3D transmon”设计。单个铝制约瑟夫森结与蓝宝石衬底上的两个 0.4 x 1 毫米天线相连，嵌入空的铝块腔中，固定在稀释制冷机的 20 mK 基温下。transmon 芯片采用电子束光刻、双角蒸发和氧化工艺制成隧道结。光谱测量得出量子比特频率 ν q = 5 . 19 GHz，与下一个跃迁相差非谐性 α/ 2 π = 160 MHz。测得的弛豫时间为 T 1 = 16 µ s，拉姆齐时间为 T 2 = 10 . 5 µ s。读出和驱动脉冲由微波发生器产生的两个连续微波音调的单边带调制产生，微波发生器分别设置在 ν c 0 + 62 . 5 MHz 和 ν q + 62 . 5 MHz，其中 ν c 0 = 7 . 74 GHz 是高功率下的腔体频率（图 S3.a）。调制是通过将这些连续波与 62.5 MHz 的脉冲正弦信号混合来完成的，后者由 4 通道泰克任意波形发生器的两个不同通道合成。所有源均由原子钟同步。两个脉冲合并并通过输入线发送到腔体的弱耦合输入端口，输入线在稀释制冷机的各个阶段用低温衰减器进行滤波和衰减，确保进入设备的热激发可以忽略不计。在静止阶段 (850 mK) 使用商用 (来自 K&L) 低通净化滤波器，截止频率为 12 GHz，而在基准温度下插入自制低通滤波器，该滤波器由封闭在装有 Eccosorb 的红外密封盒中的微带线组成。请注意，图 S1 中表示为“反射探针”的类似线已用于现场估计腔体输入和输出耦合率 Γ a,b = γ a,b
![arXiv:2110.00557v1 [quant-ph] 2021 年 10 月 1 日](/simg/g:\will\search\icon\source\9\908be0505a51f521adeb094cf0ccefef12653773.webp)
arXiv:2110.00557v1 [quant-ph] 2021 年 10 月 1 日
我们介绍了一种基于 Xilinx RFSoC 的量子位控制器（称为量子仪器控制套件，简称 QICK），它支持直接合成载波频率高达 6 GHz 的控制脉冲。QICK 可以控制多个量子位或其他量子设备。QICK 由一个数字板组成，该数字板承载着一个 RFSoC（射频片上系统）FPGA [1]、定制固件和软件以及一个可选的配套定制模拟前端板。我们表征了系统的模拟性能及其数字延迟，这对于量子纠错和反馈协议很重要。我们通过对 transmon 量子位执行标准表征来对控制器进行基准测试。我们实现了 F avg = 99.93% 的平均 Clifford 门保真度。所有原理图、固件和软件都是开源的 [2]。
ISSCC 2024 - 量子技术集成电路
2 Google Quantum AI，加利福尼亚州戈利塔 超导量子处理器是最先进的量子计算技术之一。基于这些设备的系统已经实现了后经典计算 [1] 和量子纠错协议的概念验证执行 [2]。虽然其他量子比特技术采用自然产生的量子力学自由度来编码信息，但超导量子比特使用的自由度是在电路级定义的。当今最先进的超导量子处理器使用 transmon 量子比特，但这些只是丰富的超导量子比特之一；在考虑大规模量子计算机的系统级优化时，替代量子比特拓扑可能会证明是有利的。在这里，我们考虑对 Fluxonium 量子比特进行低温 CMOS 控制，这是最有前途的新兴超导量子比特之一。图 29.1.1 比较了 transmon 和 Fluxonium 量子比特。 transmon 是通过电容分流约瑟夫森结 (JJ) 实现的，是一种非线性 LC 谐振器，其谐振频率为 f 01，非谐性分别在 4-8GHz 和 200-300MHz 范围内。transmon 有限的非谐性约为 5%，限制了用于驱动量子比特 f 01 跃迁的 XY 信号的频谱内容，因为激发 f 12 跃迁会导致错误。以前的低温 CMOS 量子控制器通过直接 [3,4] 或 SSB 上变频 [5,6] 复杂基带或 IF 包络（例如，实施 DRAG 协议）生成光谱形状的控制脉冲；这些设备中高分辨率 DAC 的功耗和面积使用限制了它们的可扩展性。fluxonium 采用额外的约瑟夫森结堆栈作为大型分流电感。这样就可以实现 f 01 频率为 ~1GHz 或更低的量子比特，而其他所有跃迁频率都保持在高得多的频率（>3GHz，见图 29.1.1）[7]。与 transmon 相比，fluxonium 的频率较低且非谐性较高，因此可以直接生成低 GHz 频率控制信号，并放宽对其频谱内容的规范（但需要更先进的制造工艺）。在这里，我们利用这一点，展示了一种低功耗低温 CMOS 量子控制器，该控制器针对 Fluxonium 量子比特上的高保真门进行了优化。图 29.1.2 显示了 IC 的架构。它产生 1 至 255ns 的微波脉冲，具有带宽受限的矩形包络和 1GHz 范围内的载波频率。选择规格和架构是为了实现优于 0.5° 和 0.55% 的相位和积分振幅分辨率，将这些贡献限制在平均单量子比特门错误率的 0.005%。它以 f 01 的时钟运行，相位分辨率由 DLL 和相位插值器 (PI) 实现，而包络精度则由脉冲整形电路实现，该电路提供粗调振幅和微调脉冲持续时间（与传统控制器不同，使用固定持续时间和精细幅度控制）。数字控制器和序列器可播放多达 1024 步的门序列。图 29.1.2 还显示了相位生成电路的示意图。DLL 将这些信号通过等延迟反相器缓冲器 (EDIB) 后，比较来自电压控制延迟线 (VCDL) 的第一个和第 31 个抽头的信号。这会将 CLK[0] 和 CLK[30] 锁定在 180°，并生成 33 个极性交替的等延迟时钟信号。使用 CLK[30] 而不是 CLK[32] 来确保在 PFD 或 EDIB 不匹配的情况下实现全相位覆盖，这可能导致锁定角低于 180°。一对 32b 解复用器用于选择相邻的时钟信号（即 CLK[n] 和 CLK[n+1]），开关和 EDIB 网络用于驱动具有可选极性的 PI。 PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合，所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置（第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动）。相位生成电路具有 11b 控制，可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后，门控信号由一个电路缓冲和衰减，该电路由可变电阻器 R 0（16 个值，从 10 到 170kΩ）组成，通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB，同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱，为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间，适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程，以进行静态预调谐。但是，提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路，步长为 6dB，用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2，以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合，所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置（第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动）。相位生成电路具有 11b 控制，可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后，门控信号由一个电路缓冲和衰减，该电路由可变电阻器 R 0（16 个值，从 10 到 170kΩ）组成，通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB，同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱，为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间，适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程，以进行静态预调谐。但是，提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路，步长为 6dB，用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2，以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合，所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置（第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动）。相位生成电路具有 11b 控制，可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后，门控信号由一个电路缓冲和衰减，该电路由可变电阻器 R 0（16 个值，从 10 到 170kΩ）组成，通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB，同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱，为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间，适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程，以进行静态预调谐。但是，提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路，步长为 6dB，用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2，以提供额外的开-关隔离。
与波导量子电动力学生成空间纠缠的巡回光子
实现完全连接的量子处理器网络，需要分发量子纠缠的能力。对于遥远的处理节点，可以通过生成，路由和捕获空间纠缠的巡回光子来实现。在这项工作中，我们使用直接耦合到波导的超级传感器量子矩来证明这种光子的确定性生成。尤其是我们生成两光子N00N状态，并表明发射光子的状态和空间纠缠可通过量子频率调谐。使用正交振幅检测，我们重建光子模式的力矩和相关性，并证明状态制备保真度为84％。我们的结果提供了使用量子干扰在波导量子量子架构中产生的巡回传送方案实现量子通信和传送方案的途径。
QCE24 技术论文计划最终议程
量子技术与系统工程 (QTEM) 最佳论文 – 第二名 – 获奖 星期四上午主题演讲 468 – 使用交替偏置辅助退火对可调传输量子比特进行精确频率调整 Xiqiao Wang (Rigetti Computing)、Joel Howard (Rigetti Computing)、Eyob Sete (Rigetti Computing)、Greg Stiehl (Rigetti Computing)、Cameron Kopas (Rigetti Computing)、Stefano Poletto (Rigetti Computing)、Xian Wu (Rigetti Computing)、Mark Field (Rigetti Computing)、Nicholas Sharac (Rigetti Computing)、Christopher Eckberg (Rigetti Computing)、Hilal Cansizoglu (Rigetti Computing)、Raja Katta (Rigetti Computing)、Josh Mutus (Rigetti Computing)、Andrew Bestwick (Rigetti Computing)、Kameshwar Yadavalli (Rigetti Computing)、David Pappas (Rigetti （计算）
耗散超导量子比特中退相干引起的异常点
与环境相互作用的开放量子系统表现出由耗散和相干哈密顿量演化相结合描述的动力学。总之，这些效应由刘维尔超算子捕获。刘维尔（一般非厄米）的退化是异常点，当系统接近稳定状态时，它们与临界动力学有关。我们使用与工程环境耦合的超导传输电路来观察两种不同类型的刘维尔异常点，它们要么是由能量损失和退相干的相互作用引起的，要么纯粹是由于退相干引起的。通过实时动态调整刘维尔超算子，我们观察到非厄米性引起的手性状态转移。我们的研究从刘维尔异常点的角度激发了对开放量子系统动力学的新认识，使非厄米动力学能够应用于开放量子系统的理解和控制。
![arxiv：2402.06946v1 [Quant-ph] 2024年2月10日](/simg/g:\will\search\icon\source\e\e94345c8e3a46ec45b4a0f221fb0d84eba7d5223.webp)
arxiv：2402.06946v1 [Quant-ph] 2024年2月10日
cz）门是构造通用门的基础元素，包括受控门。我们首先要解释量子过程的理论（QPT），探索Choi-Jamiolkowski同构或量子过程的CHOI矩阵表示，以及使用CHOI表示的QPT算法。随后，我们使用基于Transmon的超导量子量子计算机对SQSCZ Gate的实验实现提供了详细的见解。为了全面评估嘈杂的中间量子量子（NISQ）计算机上门的性能，我们使用IBM量子的模拟器和IBM量子的真实Quantum计算机进行了跨不同环境的QPT实验。在我们的QPT实验中利用CHOI矩阵可以全面表征我们的量子操作。我们的分析揭示了SQSCZ门的值得称赞的保真度和噪声特性，过程保真度达到97。27098％和88。99383％，分别是分数。这些发现对量子计算领域中的理论理解和实际应用具有有希望的含义。