基于Josephson 脉冲发生器的超导量子比特3 K失配的数字控制

与传统的半导体控制电子(TSCE)位于室温的控制电子相比，低温单磁通量子(SFQ)电子可以提供针对 cryogenic 量子处理器可扩展性相关关键问题的量子比特测量和控制备选方案。最近的实验已使用耦合超导量子比特的SFQ电路实现了单量子比特控制和读出。将SFQ电子与量子比特共位的实验因准粒子毒菌导致的量子比特退相干和损耗而受到制约。我们团队以前的实验表明，将控制电子移动到稀释制冷器的3 K 阶段可避免此退相干源，并在高保真度3D transmon几何结构中实现。本文我们也在3 K 阶段生成脉冲，但优化了量子比特设计和控制线以适应可扩展的2D transmon 器件。我们直接比较由Josephson 脉冲发生器(JPG)电路控制的量子比特寿命$T_1$、相干时间$T_2^*$和门保真度与TSCE setup 的情况。我们发现$T_1$和$T_2^*$在日常波动范围内一致，随机基准测试中保真度在10%以内一致。我们还对单个JPG门进行交叉随机基准测试，显示平均每门错误为$0.46$%，这符合基于量子比特相干性和更高能态泄漏的预期。这些结果是我们先前工作中门保真度提升了一个数量级，表明 operated at 3 K的Josephson 微波源是可扩展量子比特控制的有前景组件。