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通过快速加载与快速清除读出缓解测量诱导的状态跃迁

量子物理 2026-07-26 v1
作者: Wei-En Lin , Li-Chieh Hsiao , Chen-Hsun Ma , Erh-Hsiang Yeh , Wei-Lun Peng , Hsi-Sheng Goan , Cen-Shawn Wu , Yueh-Nan Chen , Yung-Fu Chen , Chung-Ting Ke , Chii-Dong Chen
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摘要

高保真和快速的量子比特读出对于超导量子处理器至关重要，通常通过量子比特-谐振器架构中的量子非破坏 (QND) 色散相互作用来实现。然而，可实现的读出速度和保真度从根本上受到测量诱导的状态跃迁 (MIST) 的限制。对于 transmon 量子比特，由于其高能级的电荷分散，MIST 对偏置电荷 ngn_g 高度敏感。在这项工作中，我们系统地研究了在电荷敏感的 transmon 架构中，由脉冲整形的非绝热性和对称性支配的依赖于 ngn_g 的 MIST 动力学。我们设计了快速加载和快速清除脉冲，有效抑制了谐振器光子过冲，从而证明了一种无需复杂波形或实时反馈即可缓解 MIST 的极具实用性的策略。利用主动栅极电压控制和快速反馈，我们精确地绘制了测量诱导跃迁概率与 ngn_g 及稳态谐振器光子数的关系图，结果与数值 Floquet 支分析高度吻合。最后，我们评估了读出和读出后阶段的 ngn_g 平均总误差概率，验证了简单的三步脉冲方案能够持续最小化整体读出误差。在大规模超导量子处理器框架内，这种实用的、无需额外硬件的方法本身在读出信噪比与 QND 保持之间提供了更好的权衡。

关键词

量子比特读出 测量诱导的状态跃迁 transmon 量子比特 超导量子处理器 量子非破坏测量

引用

@article{arxiv.2607.23681,
  title  = {Mitigation of Measurement-Induced State Transitions via a Fast-Load and Fast-Clear Readout},
  author = {Wei-En Lin and Li-Chieh Hsiao and Chen-Hsun Ma and Erh-Hsiang Yeh and Wei-Lun Peng and Hsi-Sheng Goan and Cen-Shawn Wu and Yueh-Nan Chen and Yung-Fu Chen and Chung-Ting Ke and Chii-Dong Chen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.23681},
  year   = {2026}
}