基于交叉共振 qubit 架构中的量子串扰抑制

利用固定频率 transmon qubit 和固定耦合的交叉共振（CR）门架构是量子计算的主要候选方案。然而，在没有 qubit 参数（如 qubit 频率和耦合）可调性的情况下，门操作会受到始终开启耦合所产生的量子串扰的限制。当系统规模增大时，考虑到制备不确定性引起的频率碰撞，这一问题可能更为严重。在此，我们引入一种基于 CR 门的 transmon 架构，可被动抑制量子串扰和频率碰撞。假设典型参数，我们展示了 ZZ 串扰可被抑制，同时维持 XY 耦合以支持快速、高保真度的 CR 门。该架构还超越现有文献，扩展了可实现快速、高保真度 CR 门的工作区域，从而缓解频率碰撞问题。为检验实用性，我们分析了多 qubit 晶格中的 CR 门性能，并提供了一个直观模型用于识别并抑制主导误差源。针对最先进的频率设定精度，我们进一步研究了其对门的影响。我们发现相邻 qubit 间的 ZZ 串扰和频率碰撞可大幅缓解，而近邻以外 qubit 的相互作用会引入新的频率碰撞。由于其强度通常在亚 MHz 水平，添加弱失谐驱动以选择性地移动 qubit 可缓解碰撞。该工作可用于基于固定频率 qubit 和固定耦合的大规模量子处理器中抑制量子串扰并提升门保真度。