量子比特回波的Qudit推广及其在基于Qutrit的Toffoli门中的应用

在噪声量子计算机上，某些门的保真度可以通过使用所涉及transmon的超过两个能级来实现时得到改善。实现这一潜力的主要障碍是动态门相位误差，这些误差无法通过校准来纠正。在两级量子比特中对抗此类相位误差的标准工具是回波协议，通常称为动态解耦序列，其中量子比特的演化被偶数个X门打断。我们引入了基循环，这是量子比特回波到一般qudit的直接推广，并提供了一个分析框架，用于设计门序列以使用该技术产生期望效果。然后，我们将基循环应用于包含qutrit的Toffoli门分解，并在IBM量子计算机上通过量子过程层析成像测量，获得了高达93.8±0.1%的CCZ门保真度。即使qutrit的共振频率波动，门保真度也保持稳定而无需重新校准，突显了通过基循环进行相位误差消除的动态特性。我们的结果表明，当满足某些条件时，在超导量子计算机上实现基于qudit的门分解的最大困难之一可以被系统地克服，从而为发挥qudit作为电路优化代理的潜力开辟了道路。