多模玻色系统中的抗串扰量子控制

高相干超导腔为量子信息处理提供了一个硬件高效的平台。为了实现这些玻色模式的通用操作，所需的非线性是通过将它们耦合到 transmon 辅助比特来实现的。然而，这种配置在色散区易受串扰误差的影响，其中辅助比特的频率会因每个耦合玻色模式的状态而发生 Stark 位移。这导致辅助比特驱动的频率失配，从而降低了门保真度。为了抑制此类相干误差，我们采用量子最优控制来设计对频率位移具有鲁棒性的辅助比特脉冲。这些优化后的脉冲随后被集成到最近开发的回波条件位移 (ECD) 协议中，用于执行单模和双模操作。通过数值模拟，我们考察了两个代表性场景：存在旁观模式时的单模 Fock 态制备，以及双模纠缠 Bell-cat 态的生成。我们的方法显著抑制了串扰误差，性能优于传统辅助比特控制方法数个数量级。这些结果为实验上实现高保真度多模操作提供了指导，并为开发高性能玻色量子信息处理器铺平了道路。