基于可调宽带Purcell滤波器的超导量子比特高性能多路复用读出
量子物理
2025-09-16 v1
摘要
快速、高保真且低反作用的读出在量子纠错(QEC)的发展中起着至关重要的作用。在这里，我们展示了使用可调宽带Purcell滤波器对超导量子比特进行高性能多路复用读出，有效解决了测量速度与光子噪声诱导退相干之间的基本权衡。通过动态调节滤波器参数，我们在空闲状态下将光子噪声诱导退相干抑制了7倍，同时在测量状态下实现了快速、高保真读出。我们实现了99.6%的单次读出保真度，读出脉冲宽度为100 ns，主要受读出过程中的弛豫误差限制。使用多级读出协议，我们进一步在50 ns内达到了99.9%的保真度。使用100 ns脉冲对三个量子比特同时进行读出，平均保真度达到99.5%，串扰较低。此外，读出表现出高量子非破坏(QND)性能：重复测量的保真度为99.4%，泄漏率低于0.1%。基于可调宽带滤波器，我们进一步提出了一种用于表面码QEC的可扩展读出方案，具有增强的多路复用能力，为快速且可扩展的QEC提供了有前景的解决方案。
引用
@article{arxiv.2509.11822,
title = {High-performance multiplexed readout of superconducting qubits with a tunable broadband Purcell filter},
author = {Yuzhe Xiong and Zilin Wang and Jiawei Zhang and Xuandong Sun and Zihao Zhang and Peisheng Huang and Yongqi Liang and Ji Jiang and Jiawei Qiu and Yuxuan Zhou and Xiayu Linpeng and Wenhui Huang and Jingjing Niu and Youpeng Zhong and Ji Chu and Song Liu and Dapeng Yu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.11822},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 12 figures, 5 tables