固定频率超导量子比特的高保真度iToffoli门
2021/08/30
在实现一些复杂量子算法和浅层电路量子纠错等的应用中,三比特量子门具有非常重要的作用。目前已经实现的三比特门都不够理想,例如超导系统利用高能级实现的Toffoli门保真度不超过87%,采用trimon这种多模比特虽能实现高精度三比特门,但缺乏可扩展性。
近日,伯克利澳门威尼克斯人网站的研究人员用交叉谐振(CR)效应实现了一维链上固定频率transmon量子比特的iToffoli门,用循环基准标定的保真度达到98.26%。在该实验中,相邻比特间的电容耦合用共面微带状线实现。三个量子比特受到同频率的驱动,当系统和驱动的参数满足一定关系时,可以实现iToffoli门操作。寄生ZZ耦合会引入几何相位,对门错误有较大贡献,限制了门操作速度,从而退相干也有一定影响,而能级泄露的影响可忽略。数值计算表明,用包含这种iToffoli门或Toffoli门的参数化ansatz电路合成任意Clifford群电路和Haar随机电路分别需要不超过6层和10层。
该工作为基于两比特相互作用开发多比特门开辟了道路,有助于降低量子计算中量子电路深度,进而提高效率。
论文信息:https://arxiv.org/abs/2108.10288
(张颖珊 编译)