超导qutrit中的CZ门优化

摘要

高性能的qutrit CZ（Controlled-Z）门是发展高维度量子计算关键的一环，对实现容错量子计算具有重要意义.因此，提出了一种超导qutrit中的CZ门优化方案，该方案主要原理是在耦合器的辅助下实现量子比特之间可调的ZZ耦合相互作用，以实现qutrit CZ门.通过仿真模拟，显示qutrit CZ门具有可行性.为了提高精度，分析了qutrit CZ门实现过程中影响门性能的主要因素——非绝热态泄漏的来源.为了抑制态泄漏，设计了基于Slepian窗函数和基于非绝热因子动态调整的磁通波形优化方案，并验证了该方案的有效性.提出的超导qutrit中的CZ门优化方案有效地抑制了qutrit CZ门过程中的态泄漏，提升了过程绝热性.方案在理论模拟上能将磁通波形上升和下降沿时间缩短至70 ns，并将整体态泄漏控制在3×10^-3，为实现高性能qutrit CZ门提供了一种有效的解决方案.

关键词

qutrit / 耦合器辅助CZ门 / 非绝热态泄漏 / 高维度量子计算