在固定频率transmon量子三元位上实现Toffoli门的三元分解

量子计算 conventionally 通过使用作用于两能级量子比特（即 qubits）的量子操作来执行。现代量子计算机中的量子比特不可避免地遭受与环境的有害相互作用，从而在计算过程中引起错误，其中多量子比特操作往往是主要限制。大多数量子器件天然具有超出传统用于定义量子比特的最低两个能级的多个可及能级。量子dits（qudits）提供了更大的态空间来存储和处理量子信息，降低了量子电路的复杂度并提高了量子算法的效率。在此，我们在云可用的固定频率超导 transmon 上实验演示了多量子比特操作的三元分解。具体而言，我们实现了一个保序 Toffoli 门，由四个双 transmon 操作组成，而最优的保序二元分解在线性 transmon 拓扑上使用八个 \texttt{CNOT}。两种分解均通过真值表保真度进行基准测试，其中三元方法在 \texttt{ibmq\_jakarta} 上的大多数 transmon 组上表现更优，并进一步通过一组 transmon 上的量子过程层析成像进行基准测试，实现了 78.00\% $\pm$ 1.93\% 的平均门保真度。