超导qutrit中的CZ门优化

王诗云; 季李畅; 李逸文; 黄智国; 谭新生; 于扬

doi:10.13232/j.cnki.jnju.2025.05.012

南京大学学报（自然科学） ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (05) : 835 -844. DOI: 10.13232/j.cnki.jnju.2025.05.012

超导qutrit中的CZ门优化

王诗云, 季李畅, 李逸文, 黄智国, 谭新生, 于扬

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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.