通过能隙工程抑制 transmon 量子比特中的准粒子中毒

在极低温下运行的各种超导器件的性能受到非平衡准粒子的损害。超导量子比特中跨越约瑟夫森结的非弹性准粒子（QP）隧穿会导致退相干和杂散激发，并且可引发严重阻碍量子纠错的相关错误。在这项工作中，我们使用“能隙工程”来抑制基于 Al 的 transmon 量子比特（超导量子处理器的领先构建模块）中低能准粒子的隧穿。通过为 QP 实现势垒，我们强烈抑制了跨越结的 QP 隧穿，并将电荷宇称保持超过 $10^3$ 秒。QP 隧穿的抑制也导致量子比特能量弛豫率的降低。所展示的能隙工程方法可轻易应用于所有带约瑟夫森结的基于 Al 的电路。