利用Quarton耦合器实现超导量子比特超快读取
量子物理
2024-02-27 v1
摘要
快速、高保真度和量子非破坏性(QND)的量子比特读取是量子信息处理的基本要素。对于超导量子比特，最先进的读取基于量子比特与其读取谐振器之间的色散交叉Kerr耦合。由此产生的读取可以是高保真度和QND的，但由于色散交叉Kerr的大小为10 MHz，目前读取时间限制在约50 ns量级。在这里，我们提出了一种新的读取方案，该方案使用Quarton耦合器在transmon量子比特与其读取谐振器之间实现大的（大于250 MHz）交叉Kerr。完整的主方程模拟显示，读取时间为5 ns，读取和QND保真度大于99%。与最先进的色散读取不同，所提出的“Quartonic读取”方案依赖于具有线性化跃迁的transmon作为读取谐振器。通过对耦合系统的详细理论处理和参数研究，找到了这样的工作点。Quartonic读取电路在实验上也是可行的，并且保持了量子比特的相干性。我们的工作揭示了一条新路径，通过在设计无法达到的参数范围内工程化非线性光-物质耦合，实现超导量子比特读取的数量级改进。
引用
@article{arxiv.2402.15664,
title = {Ultrafast Superconducting Qubit Readout with the Quarton Coupler},
author = {Yufeng Ye and Jeremy B. Kline and Sean Chen and Kevin P. O'Brien},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.15664},
year = {2024}
}