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![arXiv:2104.10866v2 [quant-ph] 2021 年 4 月 30 日](/simg/g:\will\search\icon\source\4\4e574444ac8e902f21cadc860885a457017966e8.webp)
arXiv:2104.10866v2 [quant-ph] 2021 年 4 月 30 日
随着量子计算机的大小和复杂度增加，量子位 (qubit) 表征和门优化成为复杂且耗时的任务。当前的校准技术需要复杂而繁琐的测量来调整量子位和门，无法轻易扩展到大规模量子系统。我们开发了一种简洁的自动校准协议来表征量子位并优化门，使用 QubiC，这是一种基于开源 FPGA（现场可编程门阵列）的超导量子信息处理器控制和测量系统。我们提出了基于多维损失的单量子位门优化和双量子位 CNOT 门校准的全 XY 平面测量方法。我们证明 QubiC 自动校准协议能够在劳伦斯伯克利国家实验室的高级量子测试平台上运行的最先进的 transmon 型处理器上提供高保真门。通过随机基准测试测得的单量子位和双量子位 Clifford 门不保真度为 4。分别为 9(1 . 1) × 10 − 4 和 1 . 4(3) × 10 − 2。
加州大学伯克利分校
随着量子计算机的大小和复杂度增加，量子位 (qubit) 表征和门优化成为复杂且耗时的任务。当前的校准技术需要复杂而繁琐的测量来调整量子位和门，无法轻易扩展到大规模量子系统。我们开发了一种简洁的自动校准协议来表征量子位并优化门，使用 QubiC，这是一种基于开源 FPGA（现场可编程门阵列）的超导量子信息处理器控制和测量系统。我们提出了基于多维损失的单量子位门优化和双量子位 CNOT 门校准的全 XY 平面测量方法。我们证明 QubiC 自动校准协议能够在劳伦斯伯克利国家实验室的高级量子测试平台上运行的最先进的 transmon 型处理器上提供高保真门。通过随机基准测试测得的单量子位和双量子位 Clifford 门不保真度为 4。分别为 9(1 . 1) × 10 − 4 和 1 . 4(3) × 10 − 2。
铝约瑟夫森结微结构和电性能的退火改进 Nikita D. Korshakov 1,2，Dmitry O. Moskale
基于 Al/AlO x /Al 约瑟夫森结的超导量子比特是通用量子计算机物理实现最有希望的候选者之一。由于可扩展性和与最先进的纳米电子工艺的兼容性，人们可以在单个硅芯片上制造数百个量子比特。然而，由非晶电介质中的双层系统（包括隧道势垒 AlO x ）引起的这些系统中的退相干是主要问题之一。我们报告了一种约瑟夫森结热退火工艺开发，用于结晶非晶势垒氧化物（AlO x ）。获得了热退火参数对室温电阻的依赖关系。所开发的方法不仅可以将约瑟夫森结电阻提高 175%，还可以将其降低 60%，R n 的精度为 10%。最后，提出了关于隧道势垒结构修改的理论假设。建议的热退火方法可用于为广泛使用的固定频率 transmon 量子比特形成稳定且可重复的隧道屏障和可扩展的频率调整。
超低模式的设计压电量量子传感器
摘要：量子状态从微波炉到光学结构域的相干转导可以在量子网络和分布式量子计算中起关键作用。我们介绍了在硅平台上的混合锂锂锂中形成的压电机电设备的设计，该设备适用于微波至光学量子转导。我们的设计基于具有光力学晶体腔的超低模式压电腔的声学杂交。Niobate锂的强压电性质使我们能够通过声学模式介导转导，该声学模式仅与硝酸锂相互作用，并且主要是硅状的，并且具有非常低的电气和声学损失。我们估计，该传感器可以实现<0的固有转换效率高达35％。5添加噪声量子量当与超导式的transmon值偶联并以10 kHz的重复速率以脉冲模式运行时，添加了噪声量子。在这种混合锂硅硅酸盐透射剂中获得的性能改善使其适合通过光学纤维链路连接的超导量子处理器之间的量子纠缠。
![arxiv：2208.02731v2 [Quant-ph] 2023年1月18日](/simg/g:\will\search\icon\source\4\4752db2e9125586144ad8dd05aba432720dbad75.webp)
arxiv：2208.02731v2 [Quant-ph] 2023年1月18日
多体系统中集体行为的出现是导致物质不同阶段分开的量子关键。在磁场中相互作用的自旋系统是一个诱人的机会，以测试研究量子相变的不同方法。在这项工作中，我们利用了量子算法所提供的新资源来检测完全连接的自旋-1 / 2模型的量子临界行为。我们根据内部各向异性参数γ定义合适的哈密顿量，这使我们能够检查三个旋转模型的范式示例，其晶格是完全连接的图。我们提出了一种基于在超导式transmon量子器上运行的变异算法的方法，以检测有限尺寸系统的关键行为。我们评估了第一个激发态与基态之间的能量差距，沿系统易于轴的磁化以及自旋旋转相关性。我们最终报告了关于具有尺寸的系统上的实际量子设备上这种方法的可行性的讨论，以使经典模拟开始需要显着的资源。
高保真超导量子处理器通过...
摘要 - 在维持高质量量子门的同时缩小量子数的数量仍然是量子计算的关键挑战。目前，积极可用以> 50 Qubits的超导量子处理器。对于此类系统，固定频率传输由于其长度连贯性和噪声免疫而具有吸引力。但是，由于精确的相对频率要求，缩放固定的频率档案证明了具有挑战性。在这里，我们采用激光退火来选择性地将Transmon Qubits调整为所需的频率模式。数百个退火量子的统计数据表明，经验调整精度为18.5 MHz，没有对量子相干性的可测量影响。我们在调谐的65克处理器上量化了门错误统计，中位两分之一的门限制为98.7％。基线调整统计量产生的频率等效性精度为4.7 MHz，高收益缩放量超过10 3个Qubit水平。向前迈进，我们预计选择性激光退火将在扩展固定频率体系结构中发挥核心作用。
LC18362N 2-KMR
在量子电路内层进行的测量（即电路中部测量）是一种有用的量子计算原语，最显著的特点是用于量子误差校正。电路中部测量既有经典输出，也有量子输出，因此它们可能会受到终止量子电路的测量所不存在的误差模式的影响。在这里，我们展示了如何使用一种我们称之为量子仪器线性门集断层扫描 (QILGST) 的技术来表征由量子仪器建模的电路中部测量。然后，我们应用这种技术来表征多量子位系统内超导 transmon 量子位的色散测量。通过改变测量脉冲和后续门之间的延迟时间，我们探索了残余腔光子群对测量误差的影响。QILGST 可以解析不同的误差模式并量化测量的总误差；在我们的实验中，对于超过 1000 纳秒的延迟时间，我们测得的总误差率（即半钻石距离）为！！ = 8.1 ± 1.4%，读出保真度为 97.0 ± 0.3%，测量 0 和 1 时输出量子态保真度分别为 96.7 ± 0.6% 和 93.7 ± 0.7%。
粒状铝作为高温超导材料...
超导量子信息处理机主要基于微波电路，该电路具有相对较低的特性阻抗（约 100 Ω）和非谐性小的特点，这会限制它们的相干性和逻辑门保真度 1、2。一种有前途的替代方案是基于所谓的超电感器的电路 3 – 6，其特性阻抗超过电阻量子 RQ = 6.4 k Ω。然而，以前实现的超电感器由介观约瑟夫森结阵列 7、8 组成，会在量子比特附近引入非预期的非线性或寄生谐振模式，从而降低其相干性。在这里，我们提出了一种基于颗粒铝超电感器条带的通量量子比特设计 9 – 11。我们表明，颗粒铝可以形成具有高动态电感的有效结阵列，并可与标准铝电路加工原位集成。测得的量子比特相干时间 T ** ss 30 2 ≤ μ 说明了颗粒铝在从受保护的量子比特设计到量子限制放大器和探测器等各种应用领域的潜力。使用超导电路 1 构建大规模量子信息处理机器仍然是一项具有挑战性的物理和工程工作。尽管目前已经有了有前途的小规模原型 12 – 14 和必要构建块的原理验证演示，但要扩展到大量逻辑量子比特，需要在量子比特技术的各个方面取得突破，包括量子比特架构和材料。例如，当前超导量子比特处理器面临的主要挑战之一是量子态泄漏到非计算自由度 2 的问题，这可能成为扩展的障碍。 transmon 量子比特的有限非谐性可能不足以在频率上将计算空间与周围日益复杂的微波环境隔离。一种有前途的替代量子比特架构基于所谓的超电感器，其特性阻抗大于 RQ = h /(2 e ) 2 = 6.4 k Ω，例如 fluxonium 量子比特 3 ，它提供数量级更大非谐性和与 transmon 量子比特 4 相当的相干性。在这些电路中，相位的量子涨落比电荷涨落更占主导地位，并为设计新的、可能受到保护的量子电路 15、16 提供了场所。大电感器也可能成为下一代通量和相位量子比特 17 的基石。此外，采用超电感器和小电容器的微波谐振器最近已被用来增强和限制电压波动，从而实现光子和电子之间的强耦合
使用门集断层扫描技术表征超导量子比特的中路测量 Kenneth Rudinger、Guilhem J. Ribeill、Luke CG Govia、Mat
发生在量子电路内部层的测量（中电路测量）是一种重要的量子计算原语，最显著的特点是用于量子误差校正。中电路测量既有经典输出也有量子输出，因此它们可能会受到终止量子电路的测量所不存在的误差模式的影响。在这里，我们展示了如何使用一种称为量子仪器线性门集断层扫描 (QILGST) 的技术来表征由量子仪器建模的中电路测量。然后，我们应用该技术来表征多量子位系统内超导传输量子位的色散测量。通过改变测量脉冲和后续门之间的延迟时间，我们探索了残余腔光子群对测量误差的影响。QILGST 可以解析不同的误差模式并量化测量的总误差；在我们的实验中，对于超过 1000 纳秒的延迟时间，我们测得的总误差率（即半钻石距离）为 ϵ ⋄ = 8 . 1 ± 1 。 4%、读出保真度为 97 . 0±0 . 3%、测量 0 和 1 时输出量子态保真度分别为 96 . 7±0 . 6% 和 93 . 7±0 . 7%。
Qubit Space的精确认证
量子计算机的基本构建块是一个Qubit，一个通用的两级系统。由于目标是准确操纵许多量子位，因此必须确定量子空间是否可靠，即不与更大的空间结合在一起。最有希望的量子量的突出使它们与环境和其他状态相关，以独特而孤立的过渡频率操作每个量子，被认为只会造成小小的不连贯性干扰。对于在噪声设备上执行的任何成功的易耐故障量子计算的假设是必要的，因为误差缓解依赖于噪声的受控空间[1-3]。另一方面，外部状态的潜在贡献可能导致系统错误，这很难纠正[4-7]。在延迟测试中直接观察到了这样的泄漏[8]。5变量，但尚未确定其起源。由于非谐调性，对于非常快的门而言，泄漏到已知的较高状态[9]变得显着，在这种情况下，需要采取其他措施来减少它[10-12]。