利用低温 CMOS 控制电子学实现双量子比特交叉共振门

由 CMOS 电路构成的量子比特控制电子学对于下一代量子计算系统至关重要。我们使用一款采用 14nm FinFET 工艺制造的基于 CMOS 的专用集成电路（ASIC）来生成和排序量子比特控制波形，并演示了固定频率 transmon 之间的双量子比特交叉共振门。该控制器热锚定于稀释制冷机的 T = 4K 级，测得在主动控制下每个量子比特的功率为 23 mW。该芯片产生了 4.5 至 5.5 GHz 之间的单边带输出频率，最大输出功率为 -18 dBm。随机基准测试（RB）实验显示，单量子比特门的平均每条 Clifford 指令数（IPC）为 1.71，双量子比特门为 17.51 IPC。给出了单量子比特每门错误率 $\epsilon_{\text{1Q}}$=8e-4 与双量子比特每门错误率 $\epsilon_\text{2Q}$=1.4e-2。通过旋转回波实验观察到驱动诱导的 Z 旋转；鉴于测得 CMOS 芯片多余的本地振荡器（LO）泄漏，该观察结果与预期的量子比特行为一致。利用双量子比特模型哈密顿量对杂散驱动诱导 Z 误差的影响进行了数值评估，结果显示与测得的 RB 数据吻合良好。建模结果表明 Z 误差随脉冲幅度线性变化。