通过超导量子比特中共振器诱导相位实现远程 $ZZ$ 相互作用

超导量子计算已成为实现量子优势的领先候选之一。然而，由于受限于量子比特之间最近邻耦合的限制，编码开销是一个持续挑战。本文提出一种新型的多模态耦合方案，利用由两个微波驱动的三个共振器，基于共振器诱导相位门来扩展量子比特之间的 $ZZ$ 相互作用距离。在 1.4 GHz 的自由光程（FSR）下，我们实现了超过 99.9% 的 CZ 门保真度，耗时 160 纳秒；在 FSR 为 0.2 GHz 时，通过优化驱动脉冲，我们将残余光子降至接近 $10^{-3}$，耗时 100 纳秒。这些技术措施使得跨越亚米距离的远程 CZ 门成为可能，显著提升了量子比特的连通性，为可扩展集成和模块化量子处理器铺平了实用路径。具体而言，我们的方法支持实现需要高连通性的量子纠错码，如低密度奇偶校验码（LDPC），为实现容错量子计算指明了道路。