利用双磁通量子隧穿保护Fluxonium量子比特

将量子信息编码在具有不相交波函数支撑且对噪声不敏感的能量的量子态中，是量子比特保护思想的关键。虽然完全受保护的量子比特有望对能量弛豫和纯退相干均提供指数级保护，但更简单的电路或许能在现有可达参数下提供部分保护。在此，我们研究一种 fluxonium 电路，通过设计使其波函数在受益于一阶不敏感磁通甜点的同时，最小化它们的重叠。利用大超导电感（$L\sim 1~\mu \rm{H}$），我们的电路在零外部磁通下引入了一种共振隧穿机制，耦合具有相同磁通量子宇称的态，从而实现双磁通量子隧穿。态 $|0\rangle$ 和 $|1\rangle$ 分别编码在宇称为 0 和 1 的波函数中，确保了对弛豫的最小形式保护。双音谱学揭示了该电路的能级结构，以及对应于 $m=\pm 1$ 磁通量子的不同势阱之间存在 $4 \pi$ 量子相位滑移的现象，这可以通过简单的 fluxonium 哈密顿量或有效的双磁通量子哈密顿量精确描述。尽管制造工艺并非最优，测得的弛豫时间（$T_1 = 177\pm 3 ~\mu s$）和退相干时间（$T_2^E = 75\pm 5~\mu \rm{s}$）不仅证明了我们方法的适用性，也为使用部分受保护的 fluxonium 量子比特进行量子计算开辟了一条替代方向。