多级超导电路中编码量子比特的高保真度测量
量子物理
2020-01-07 v2
摘要
量子比特测量是量子信息处理的核心。在超导量子比特领域，标准读出技术不仅受限于信噪比，还受限于测量期间的状态弛豫。在这项工作中，我们证明了由弛豫引起的限制可通过使用超导电路的多能级希尔伯特空间来抑制：在多级编码中，仅当发生多个错误时测量才被损坏。采用该技术，我们展示可以直接以 分之一的精度分辨 transmon 门错误。扩展此思想，我们将相同原理应用于编码在玻色模式中的逻辑量子比特的测量，并使用 transmon 辅助比特检测，实现了 Hann 等人 [Phys. Rev. A \textbf{98} 022305 (2018)] 的提案。量子比特状态指派基于重复读出的序列作出，进一步降低了整体非保真度。该方法相当通用，研究了几种编码；当码字之间相对于光子损耗的距离增大时，它们更易区分。探讨了多次读出与状态弛豫之间的权衡，并表明与光子损耗模型一致。我们报告了基于 Fock 的编码的逻辑指派非保真度为 ，以及 QEC 码（ 二项式码）的为 。我们的结果不仅将提高量子信息应用的保真度，还将实现对过程或门误差的更精确表征。
引用
@article{arxiv.1908.01869,
title = {High-fidelity measurement of qubits encoded in multilevel superconducting circuits},
author = {Salvatore S. Elder and Christopher S. Wang and Philip Reinhold and Connor T. Hann and Kevin S. Chou and Brian J. Lester and Serge Rosenblum and Luigi Frunzio and Liang Jiang and Robert J. Schoelkopf},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.01869},
year = {2020}
}