基于动力性电感传输波参数放大器的多量子比特读出性能提升
量子物理
2025-01-03 v1 超导电性
摘要
随着量子信息系统规模和复杂度的增加，对高度复用的读出架构以及接近量子极限(QL)的增益链产生了更高的需求。尽管在量子系统中集成 KITWPA 的先前工作稀少，但本文演示了将 KI-TWPA 与复用量子比特设备集成。为量化系统噪声改进，我们进行了交叉 Stark 位移校准，以精确确定每块天线参考平面上的噪声功率水平以及总系统增益。随后我们对量子比特状态测量保真度和相应的信噪比(SNR)进行表征。为最忠实地测量 KI-TWPA 提供的益处，本文分别对高迁移率晶体管(HEMT) 放大器作为第一级放大器(FSA)时的读出链路以及将 KI-TWPA 作为 FSA 时的读出链路进行测量。虽然部分读出腔体超出 KI-TWPA 带宽，但对于处于带宽内的腔体，我们展示了状态测量 SNR 提升最高可达 1.45 倍，将保真度提升至 97.8%。这些测量表明系统噪声低于 5 个量子(参考于芯片内)，并将 KI-TWPA 多余噪声上限设定在带宽内六个腔体以下 4 个量子。这些结果表明，利用单个参数放大器可在大规模量子比特系统中实现量子极限读出链路具有前景。
引用
@article{arxiv.2501.01185,
title = {Measurable Improvement in Multi-Qubit Readout Using a Kinetic Inductance Traveling Wave Parametric Amplifier},
author = {M. A. Castellanos-Beltran and L. Howe and A. Giachero and M. R. Vissers and D. Labranca and J. N. Ullom and P. F. Hopkins},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.01185},
year = {2025}
}