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快速transmon单量子比特门中瞬态泄漏暴露与端点消除的分离

量子物理 2026-07-07 v1

摘要

弱非谐transmon上的快速单量子比特门受到向非计算态泄漏的限制,标准缓解措施如DRAG(绝热门导数去除)作用于门结束时的泄漏幅度。我们表明,该端点幅度和门期间累积的瞬态泄漏暴露是两个不同的控制目标,可以分配给独立的模块。端点是驱动谱的单个样本 Λ~(η)2|\tilde\Lambda(\eta)|^2;暴露是关于 η\eta 的带积分,并控制退相干下的泄漏,而谱零点条件 Λ~(η)=0\tilde\Lambda(\eta)=0 仅约束前者。我们在路径-端点分离脉冲(PESP)中实现了这种分离:路径整形脉冲抑制暴露,双音端点消除脉冲消除残余幅度。对于在 η/2π=0.2\eta/2\pi=0.2 GHz 下的 1010 ns RX(π/2)R_{X}(\pi/2) 门,在数值模拟中,路径整形脉冲相对于余弦DRAG将退相干暴露减少了 21%{\sim}21\%,独立模拟的Lindblad过量泄漏减少了 20%{\sim}20\%,与 PexcessϕγϕTPˉAdephP_{\mathrm{excess}}^{\phi}\simeq\gamma_\phi T\bar{P}_{A}^{\mathrm{deph}} 一致,而匹配预算的仅端点和谱零点控制使其基本不变。残余端点基底精确地分裂为 2|2\rangle 反作用和 3|3\rangle 级联,两个音调一对一地抵消它们,将路径暴露拐点处的基底从 7×107{\sim}7\times10^{-7} 驱动到 3×108{\sim}3\times10^{-8},而不干扰路径。通过分离瞬态暴露和端点泄漏,PESP将快速弱非谐门中的泄漏抑制转变为一个模块化、可解释的控制问题:退相干诱导的泄漏和相干残余误差由独立、可单独验证的模块减少。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.05779,
  title  = {Separating transient leakage exposure from endpoint cancellation in fast transmon single-qubit gates},
  author = {Haoran Yang and Fudong Liu and Weilong Wang and Yangyang Fei and Zheng Shan},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.05779},
  year   = {2026}
}