使用热探测器的超导量子比特单次读出

测量量子比特状态是量子计算机的基本操作之一。当前，超导量子比特最先进的高保真单次读出依赖于毫开尔文级参量放大器。然而，受实际尺寸与功耗限制，参量放大器难以扩展至数百量子比特以上。纳米测辐射热计具有诸多利于扩展的特性，且近期展现出对量子比特读出有前景的灵敏度与速度，但此类热探测器尚未被用于该目的。本工作中，我们利用超高灵敏度测辐射热计替代参量放大器，实验演示了单次量子比特读出。在$13.9~\mu\mathrm{s}$的读出时长下，我们实现了0.618的单次保真度，其主要受限于量子比特的能量弛豫时间$T_1 = 28~\mu\mathrm{s}$。若不计入$T_1$误差，保真度为0.927。未来，通过对芯片设计与实验装置的直接改进，以及最令人关注的可能将测辐射热计吸收体材料更换以将读出时间缩短至百纳秒级乃至更短，有望实现高保真单次读出。