使用浴工程实现被动泄漏重置的 transmon 中的高保真门

泄漏，即计算中未使用的任何态的占据，是量子纠错中最具破坏性的误差之一。Transmon（最常见的超导量子比特）是弱非谐多能级系统，因此容易受到此类误差的影响。在这里，我们展示了一种器件，该器件将 transmon 中泄漏态的寿命降低了三个数量级，同时保护了量子比特寿命和单量子比特门保真度。为此，我们通过片上七阶切比雪夫滤波器将量子比特连接到冷电阻。该滤波器经过设计，使得泄漏跃迁处于其通带内，而量子比特跃迁处于其阻带内。通过滤波器的耗散将 transmon 的 f 态（最低能量泄漏态）的寿命降低了三个数量级至 33 ns，同时保持量子比特寿命大于 100 μs。尽管 f 态在单量子比特门期间被瞬时占据，但未检测到滤波器的负面效应，门误差接近 1e-4。将滤波器建模为耦合线性谐振子，我们的理论分析证实了实验结果。这种泄漏降低单元将泄漏误差转化为量子比特子空间内可通过传统量子纠错纠正的误差。我们在单量子比特量子纠错循环的模拟中展示了该滤波器作为泄漏降低单元的运行，表明该滤波器增加了泄漏回量子比特子空间的速率。