基于transmon耦合器的高保真、频率灵活双量子比特fluxonium门

我们提出并演示了一种由transmon耦合器介导的fluxonium-fluxonium双量子比特门架构(FTF，即fluxonium-transmon-fluxonium)。相对于完全依赖fluxonium量子比特间直接耦合的架构，FTF在使用非计算态的门操作中能够实现更强耦合，同时将静态受控相位纠缠率($ZZ$)抑制至kHz水平，且无需严格的参数匹配。在此，我们采用磁通可调transmon耦合器实现FTF，并演示了微波激活的受控Z(CZ)门，其操作频率可在2 GHz范围内调谐，为更大系统中的FTF增添了频率分配自由度。在此范围内，我们在多个偏置点观察到最先进的CZ门保真度，并在本工作表征的两台器件上复现。在优化操作频率与门时长后，我们实现了99.85–99.9%范围的峰值CZ保真度。最后，我们对脉冲参数实施无模型强化学习，将平均门保真度提升至$99.922\pm0.009\%$，该平均值在计划训练运行之间约一小时的时间上取得。除本文给出的微波激活CZ门外，FTF可应用于多种其他fluxonium门方案，以提升门保真度并被动抑制不期望的$ZZ$相互作用。