最小Kitaev链的单次奇偶读出
介观与纳米尺度物理
2025-07-03 v1 超导电性
摘要
保护量子比特免受噪声干扰是构建可靠量子计算机的关键。拓扑量子比特通过非局域编码实现这一目标，即使用成对Majorana零模实现编码。这两个模式形成的共享费米子态，其占据情况——即为偶数还是奇数——定义了编码该量子比特的费米子奇偶。关键的是，这种奇偶不能通过仅探测单个Majorana模式的测量来访问。这反映了编码的非局域性及其对噪声的固有保护。实现此类量子比特的有前景平台是Kitaev链，其在量子点通过超导体实现。即使是最简化的两点链也可托管一对Majorana模式并存储量子信息于其联合奇偶中。本文引入了一种新的读取技术，基于量子电容实现该奇偶的读取。该全局探测器探测链的联合状态，使能够实现实时、单次判别奇偶状态。通过与同步的局部电荷感应进行比较，我们确认只有全局信号才能解析奇偶。我们观察到随机 telegraph 开关并提取了超过1毫秒的奇偶寿命。这些结果为Majorana量子比特的时间域控制建立必要的读取步骤，解决了长期以来的实验挑战。
引用
@article{arxiv.2507.01606,
title = {Single-shot parity readout of a minimal Kitaev chain},
author = {Nick van Loo and Francesco Zatelli and Gorm O. Steffensen and Bart Roovers and Guanzhong Wang and Thomas Van Caekenberghe and Alberto Bordin and David van Driel and Yining Zhang and Wietze D. Huisman and Ghada Badawy and Erik P. A. M. Bakkers and Grzegorz P. Mazur and Ramón Aguado and Leo P. Kouwenhoven},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.01606},
year = {2025}
}