超导量子比特阵列中两能级系统缺陷的可扩展且特定于站点的频率调谐
量子物理
2025-03-07 v1
摘要
包含数十至数百个量子比特的现代超导量子处理器已展示了实现容错量子计算构建模块的潜力。尽管如此，一个根本性障碍仍是支撑量子比特阵列规模化的普遍存在的波动性量子两能级系统（TLS）缺陷，这些缺陷可以与比特共振耦合，导致额外退相干和增强的门错误。本文引入一种可扩展的体系结构，用于对TLS频率进行特定于站点且现场的操控，将其置于比特光谱范围之外。我们的方法资源高效地将TLS频率调谐和通用单量子比特控制集成到每个比特的一个芯片控制线中。我们独立控制每个比特的耗散环境，以动态改善比特的相干时间和单量子比特门保真度——其恒定的时间开销不随器件规模而增加。在40小时的时间段内，我们展示了对6个量子比特平均单量子比特错误率实现了36%的改善，以及平均能量泄漏时间实现了17%的改善。关键的是，我们实现了TLS引起的绩效异常发生率的4倍抑制，以及对同时异常事件的完全消除。这些结果标志着克服TLS缺陷对扩展超导量子处理器提出的挑战的重要一步。
引用
@article{arxiv.2503.04702,
title = {Scalable and Site-Specific Frequency Tuning of Two-Level System Defects in Superconducting Qubit Arrays},
author = {Larry Chen and Kan-Heng Lee and Chuan-Hong Liu and Brian Marinelli and Ravi K. Naik and Ziqi Kang and Noah Goss and Hyunseong Kim and David I. Santiago and Irfan Siddiqi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.04702},
year = {2025}
}