超导电路的高保真三能级量子比特纠缠门

超导器件中的三元量子信息处理通过更大、更连通的计算空间以及在量子模拟和纠错方面提出的优势，为其更流行的二元对应方案提供了有前景的替代。尽管通常作为量子比特运行，transmon 具有易于寻址的高能级，使其成为作为量子三能级系统（qutrits，三能级量子比特）运行的天然候选。transmon 器件近期的工作已实现高保真单 qutrit 操作。然而，有效设计高保真双 qutrit 纠缠仍是 transmon 器件实现 qutrit 处理的核心挑战。本工作中，我们应用差分 AC Stark 位移实现两个固定频率 transmon qutrit 之间灵活的、微波激活的动态交叉 Kerr 纠缠，扩展了针对 transmon 量子比特 $ZZ$ 相互作用进行的工作。然后我们利用该相互作用设计高效、高保真的 qutrit CZ$^\dag$ 和 CZ 门，估计过程保真度分别为 97.3(1)% 和 95.2(3)%，这是在多 transmon 器件上操作 qutrits 的重大进展。