Fluxonium 作为玻色量子信息的控制量子比特

超导谐振腔中的玻色编码是实现量子纠错的一种硬件高效途径，并且得益于长寿命腔体提供的良好误差层级，相比典型的超导量子比特具有优势。然而，与辅助控制量子比特的必要耦合可能会引发过度的退相干和不需要的非线性等高度有害效应，从而抵消这些优势。因此，一个重要的问题是：能否实现一种腔-量子比特耦合，在提供读取和控制能力的同时不破坏腔体？在此，受 Fluxonium 较长的寿命及其 Hamiltonian 的设计灵活性启发，我们实验研究了将 Fluxonium 作为超导腔控制量子比特的方案。我们将一个 Fluxonium 量子比特与超导谐振腔在强色散区进行耦合，并利用它来测量谐振腔的相干性和继承的非线性。随后，我们通过制备和表征谐振腔的 Fock 态及其叠加态来演示通用控制，在我们的平面原型器件中，保真度受限于谐振腔的衰减。最后，利用谐振腔继承非线性的可预测性，我们在数值上表明 Fluxonium 可以达到消除不需要的腔非线性的腔耦合区。这些结果证明了 Fluxonium 作为超导腔高性能玻色控制量子比特的潜力。