电路 QED 中基于全共振操作的微波光子快速通用量子门

在之前的工作中，电路量子电动力学（QED）中超导量子比特的 Stark 位移已被用于在超导谐振器上构建通用量子纠缠门。这是色散区中谐振器与量子比特之间的二阶耦合效应，导致量子比特上的态选择旋转较慢。在此，我们提出了两种方案，用于在由多个超导谐振器耦合到一个超导 transmon 量子三能级系统（qutrit）组成的微波光子量子处理器中的超导谐振器上构建快速通用量子门，即两个微波光子谐振器上的受控相位（c-phase）门和三个谐振器上的受控 - 受控相位（cc-phase）门，这些方案借助量子共振操作，无需任何驱动场。与先前的工作相比，我们的通用量子门在理论上具有更高的保真度和更短的操作时间。数值模拟表明，我们的 c-phase 门在约 38.1 ns 内的保真度为 99.57%，而 cc-phase 门在约 73.3 ns 内的保真度为 99.25%。