通过三维集成 transmon 系统中的垂直可调耦合器突破可扩展性障碍
量子物理
2026-05-13 v1
摘要
将超导量子处理器扩展到超越单片平面架构的限制，对于容错量子计算至关重要。本文展示了一种三维 (3D) 集成超导量子处理器，其中两个量子比特芯片垂直堆叠在载片芯片的相对两侧，并通过多层倒装芯片键合实现电连接。芯片内量子比特耦合由平面可调耦合器介导，而芯片间耦合则由嵌入载片芯片的垂直可调耦合器实现。随机基准测试显示，同时进行的单量子比特门保真度为 99.87%，串扰可忽略不计；受控 Z 门在芯片内和芯片间操作中均实现了 97.5% 的平均保真度。我们进一步展示了高保真度贝尔态制备和四量子比特 态的相干生成，证实了该架构的芯片间纠缠分发能力。这些结果确立了垂直耦合作为迈向与先进量子纠错码兼容的可扩展量子处理器的一条有前景的路径。
引用
@article{arxiv.2605.11488,
title = {Breaking the scalability barrier via a vertical tunable coupler in 3D integrated transmon system},
author = {Xudong Liao and Shuyi Pan and Zhenxing Zhang and Sainan Huai and Zhiwen Zong and Xiaopei Yang and Kunliang Bu and Wen Zheng and Xinsheng Tan and Yang Yu and Yuan Li and Yi-Cong Zheng and Tianqi Cai and Shengyu Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.11488},
year = {2026}
}
备注
7 pages, 5 figures