色散 regime 下超导 qudit 的随机建模

基于约瑟夫森结的超导量子计算领域近期在逻辑量子比特数量扩展方面取得了显著进展。特别地，借助新颖的误差缓解与校正方法，单量子比特与双量子比特门保真度已达到盈亏平衡点。与这些进展并行的是，通过采用高维量子比特（亦称 qudit）来扩展单个结或器件内的希尔伯特空间的努力。研究已展示在 transmon 中驱动高阶跃迁或设计创新的多模超导电路（称为 multimon）的可能性。这些进展可显著扩展计算基，同时简化大规模量子处理器中的互连。在本工作中，我们将常规超导量子比特的测量理论扩展至 qudit，聚焦于开放量子系统中色散正交测量的建模。在马尔可夫假设下，公式化并分析了 qudit 的 Lindblad 与随机主方程；此外，详细给出了退相干分析的系综平均与量子跳跃方法，并进行了分析与数值比较。我们用一系列 transmon 型 qutrit 的实验结果验证了我们的随机模型，证实了高维形式体系的有效性。