利用 trapped-ion 监控量子比特实现实时磁场噪声校正

我们演示了一个在附近专用“监控”量子比特上实现的 trapped-ion 协议，该监控量子比特在不中断数据量子比特操作的情况下实时跟踪磁场漂移。使用两个 $^{40}\mathrm{Ca}^+$ 离子和光-亚稳态-基态架构，我们将数据量子比特编码在基态流形中，将监控量子比特编码在亚稳态流形中，以实现谱分离。监控量子比特在数据量子比特实验期间感知共用磁场波动，使其能够对量子控制驱动进行馈送校正。在施加具有现实光谱 ($1/f^{2}$) 的磁场噪声时，该协议保持相干性，并与交叉校准相比较时，将可用的数据量子比特探测时间延长至 ${\sim}\sqrt{2}$ 倍，并将实验工作循环率翻倍。这些结果确立了监控量子比特作为量子信息处理器中实时校准可扩展工具。