面向下一代克拉尔-猫 qubit 的对称穿线超导量子干涉装置

我们理论探索了一种基于对称穿线超导量子干涉装置（SQUID）的克拉尔-猫 qubit替代电路。Symmetrically Threaded SQUIDs（STS）体系采用简化的flux泵设计，通过工程驱动哈姆特里奥的flux算子以仅产生偶次谐波，从而抑制高Kerr regime中占主导地位的两光子耗散。通过满足克拉尔-猫 qubit操作的两个关键要求，STS脱颖而出作为理想平台：(1)具有稀疏克拉尔非线性的静态哈姆特里奥（通过STS的中间分支实现），以及(2)驱动哈姆特里奥限制为偶次谐波，这确保了具有reduced耗散的稳健两光子驱动。对于弱克拉尔非线性，我们发现STS与SNAIL电路的准粒子寿命（$T_\alpha$）相当。然而，STS克拉尔-猫 qubit对更高阶光子耗散具有增强抗性，即使在更强的克拉尔非线性（约10 MHz）下，$T_\alpha$也显著延长。与SNAIL不同，STS克拉尔-猫 qubit在强克拉尔系数下会出现$T_\alpha$谷。我们演示了通过施加驱动相关脱谱可抑制该谷，从而实现仅需8个Josephson联结（能量80 GHz）的克拉尔-猫 qubit；更高联结能量时所需联结数更少。我们进一步通过研究强flux驱动和非对称Josephson联结对$T_\alpha$的影响，验证了STS设计的鲁棒性。在考虑猫大小为10光子的情况下，我们预测即使在多光子加热和相位漂移效应存在时，STS克拉尔-猫 qubit的$T_\alpha$可达数十毫秒。