通过自适应读出协议最大化量子测量的非破坏性
量子物理
2025-11-25 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
量子纠错 (QEC) 需要非侵入式测量以实现容错量子计算。偏离理想量子非破坏性 (QND) 测量可扰动编码信息。为解决此挑战，我们开发了一个针对 维系统的读出协议，该协议在获得单个正结果后，切换为仅探测剩余 维子空间。这种自适应切换策略通过依赖不扰动哈密顿的负结果测量来最小化测量引起的误差。我们在硅中的 8 维 核量子比特上应用了该协议，将读出保真度从 提升到 ，同时将整体读出时间缩短三倍。为凸显测量引起误差的更广泛相关性，我们研究了通过 Pauli 自旋阻塞读取 10 维 核自旋，揭示了由超量子自旋和四极矩相互作用引起的核自旋翻转。这些结果揭示了非理想 QND 读出在不同平台上的作用，并引入一种可在现有硬件上通过最小 FPGA 逻辑实现的高效读出协议。
引用
@article{arxiv.2511.10978,
title = {Maximizing the nondemolition nature of a quantum measurement via an adaptive readout protocol},
author = {Arjen Vaartjes and Rocky Yue Su and Laura A. O'Neill and Paul Steinacker and Gauri Goenka and Mark R. van Blankenstein and Xi Yu and Benjamin Wilhelm and Alexander M. Jakob and Fay E. Hudson and Kohei M. Itoh and Chih Hwan Yang and Andrew S. Dzurak and David N. Jamieson and Martin Nurizzo and Danielle Holmes and Arne Laucht and Andrea Morello},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.10978},
year = {2025}
}
备注
Main text: 10 pages, 5 figures. Supplementary Material: 7 pages, 5 figures