利用高奈奎斯特区直接微波合成实现超导量子比特的高保真度控制
量子物理
2021-01-26 v2
摘要
超导量子处理器的控制电子学对其量子比特敏感量子态的精确操控有严格要求。传统控制系统依赖于超相位稳定振荡器的纯度来上变频极低噪声基带脉冲，在扩展到更大量子器件时可能变得极其复杂和昂贵，尤其在需要高采样率以实现细粒度脉冲整形时。数GHz的射频数模转换器（RF DACs）为实现高保真度控制提供了更经济的途径，同时能对合成信号的频谱施加更强操控。具有超宽带宽的现代RF DAC能够直接合成高于其采样率的音调，从而将系统时钟频率保持在与现代数字逻辑系统兼容的水平，同时仍能生成具有任意波形的高频脉冲。我们已将定制超导量子比特控制逻辑集成至现成硬件中，该硬件利用时钟为5 GHz的RF DAC可实现高达7.5 GHz的低噪声脉冲合成。我们的方法能在宽带宽上实现高度线性且稳定的微波合成，从而提供高分辨率控制并减少每个量子比特所需信号源数量。我们利用一个五transmon超导器件表征了该硬件性能，并展示了一致降低的两量子比特门误差（低至1.8%），这源于相较传统配置更优的控制链线性度。其卓越的灵活性与稳定性进一步为超越中等规模器件的 scalable 量子控制奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2008.02873,
title = {High-Fidelity Control of Superconducting Qubits Using Direct Microwave Synthesis in Higher Nyquist Zones},
author = {William D. Kalfus and Diana F. Lee and Guilhem J. Ribeill and Spencer D. Fallek and Andrew Wagner and Brian Donovan and Diego Ristè and Thomas A. Ohki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.02873},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 9 figures