超导量子比特快速重置与保护性读出的多用途架构

快速重置量子比特状态对量子信息处理至关重要。然而，主动重置量子比特需要设计与耗散浴相互作用的路径，这往往会降低量子比特对环境的保护能力。这里，我们提出了一种新颖的多用途架构，能够在控制和读出过程中实现超导量子比特的快速重置与保护。在我们的设计中，两个片上双工器通过两条传输线连接。高通分支提供了一个平坦的通带，便于将读出谐振器分配到量子比特频率之上，这有助于减少测量诱导的状态跃迁。在低通分支中，我们利用最大量子比特频率以下的驻波模式实现快速重置。量子比特位于公共阻带中，以抑制相干操作期间的耗散。我们演示了从第一激发态到基态在100 ns内重置一个transmon量子比特，实现了2.7%的残余布居数。通过利用相干布居数反转效应，重置时间可进一步缩短至27 ns。我们进一步将该技术扩展到从第二激发态重置量子比特。我们的方法有望实现快速重置和量子比特保护的可扩展实施，为耗散工程工具箱增添新工具。