状态制备与测量误差低于 $10^{-3}$ 的网格态量子比特量子纠错

网格态量子比特为大规模容错量子计算提供了一种硬件高效的途径。它们通过利用谐振腔中天然可用的大希尔伯特空间，获取量子纠错所需的信息冗余。超导架构由于具备快速且高保真度的操作，特别适合实现网格态量子比特。超导电路中的网格态实现了超越盈亏平衡的量子纠错性能。然而，网格态的状态制备与测量误差一直是计算性能的显著限制。在本工作中，我们利用高性能量子纠错实现了单模网格态量子比特基数态和幻态的重复直至成功状态制备。我们将其与改进的测量协议相结合，该协议同时校正了有限能量包络和辅助量子比特读出误差，并提高了对光子损失的鲁棒性。我们的实验同时运用这两种技术，实现了低于 $10^{-3}$ 的组合状态制备与测量误差。这相比现有技术水平提升了两个数量级，使该平台的 SPAM 误差水平与 transmon 量子比特中测量的标准 SPAM 误差水平相当。