超导量子计算芯片综述

穆清 ,  查治国 ,  李敏

信息工程大学学报 ›› 2025, Vol. 26 ›› Issue (06) : 683 -689.

PDF (1151KB)
信息工程大学学报 ›› 2025, Vol. 26 ›› Issue (06) : 683 -689. DOI: 10.3969/j.issn.1671-0673.2025.06.008
计算机科学与技术

超导量子计算芯片综述

作者信息 +

A Review of Superconducting Quantum Processors

Author information +
文章历史 +
PDF (1177K)

摘要

超导量子计算因其优异的可扩展性、强耦合特性及与微电子工艺的兼容性,已成为实现实用量子计算机的主流技术路径之一。近年来,该领域取得显著进展:量子比特相干时间提升近6个数量级,单量子门保真度超过99.9%,集成规模突破千量子比特。系统综述超导量子计算芯片的关键技术与发展路径,重点分析超导量子比特物理机制、量子电路QED理论框架及约瑟夫森结非线性效应,探讨材料与工艺优化、高保真量子操控与测量、系统集成与标定等核心技术,并展望新型量子比特架构与能隙工程等抗噪声设计对推动大规模容错量子计算的作用。

Abstract

Superconducting quantum computing has emerged as one of the most promising approaches to practical quantum computation, owing to its excellent scalability, strong coupling characteristics, and compatibility with microelectronic fabrication processes. Significant progress has been made in recent years: qubit coherence times have been improved by nearly six orders of magnitude, single-qubit gate fidelities exceed 99.9%, and integration scales have surpassed the thousand-qubit threshold. A systematic review of the key technologies and development trajectories of superconducting quantum computing chips is provided. The physical mechanisms of superconducting qubits, the theoretical framework of circuit quantum electrodynamics (QED), and the nonlinear effects of Josephson junctions are analyzed. Key technological advances in materials and process optimization, high-fidelity quantum state manipulation and measurement, system integration, and calibration are discussed. Furthermore, the role of novel qubit architectures and noise-resistant designs such as gap engineering in enabling large-scale fault-tolerant quantum computing is highlighted.

Graphical abstract

关键词

超导量子计算 / 量子比特 / 量子电路QED / 约瑟夫森结 / 退相干抑制

Key words

superconducting quantum computing / qubit / circuit QED / Josephson junction / decoherence suppression

引用本文

引用格式 ▾
穆清,查治国,李敏. 超导量子计算芯片综述[J]. 信息工程大学学报, 2025, 26(06): 683-689 DOI:10.3969/j.issn.1671-0673.2025.06.008

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

量子计算因其在密码分析、材料模拟和药物设计等领域的潜在优势,已成为前沿计算技术的重要发展方向。在多种量子计算物理实现方案中,超导量子计算以其良好的可扩展性、高速量子门操作和与成熟微纳加工工艺的兼容性脱颖而出,成为最有希望实现实用化量子计算的路径之一。近年来,超导量子计算领域飞速发展,比特相干时间从最初的纳秒量级提升至毫秒量级,主要归功于材料界面优化、器件结构改进、环境噪声抑制以及新型量子比特设计。同时,随着微波控制技术优化、量子门序列设计和动态解耦技术的不断优化,量子门操作保真度持续提高,单量子比特门保真度超过99.9%,双量子比特门保真度达到99%以上。在集成封装上,随着倒装焊、TSV等多层布线等3D封装工艺的不断发展,以及低串扰设计等关键技术的突破,单个芯片上量子比特集成数量已从个位数发展到超过1 000个量子比特的量级。本文系统梳理超导量子计算芯片发展过程中涌现的关键技术,分析其物理基础与实现路径,为相关研究提供参考。

1 超导量子计算发展历程及物理基础

1.1 超导量子计算的发展历程

超导量子计算的发展历程展现了从基础研究到工程应用的完整演进路径。在奠基阶段(1999—2004年),Nakamura等[1]于1999年首次实现了超导电荷量子比特的相干控制,开启了这一领域的研究。随后,Wallraff团队[2]于2004年实现了超导量子比特与微波腔的强耦合,为量子电路QED(Circult Quantum Electrodynamics,CQED)系统奠定了基础。同年,Blais等[3]建立了量子电路QED的理论框架,为后续研究提供了重要指导。2005—2014年,超导量子芯片研究快速发展,2007年Yale团队Koch等[4]提出的Transmon量子比特设计降低了量子比特对电荷噪声的敏感性,2013年Martinis团队[5]提出Xmon。推动了相干时间的显著提升,Paik团队[6]实现了相干时间超过100 μs的3D Transmon量子比特。DiCarlo团队[7-8]在2009年和2010年分别实现了双量子比特和三量子比特纠缠。Vijay等实现的高保真度量子非破坏性测量为量子错误纠正铺平了道路。2015年以后,超导量子芯片发展进入规模化扩展阶段。2016年,IBM首次实现5比特超导量子芯片,并基于此推出全球首个量子云平台,验证了超导量子比特的可控性和可扩展性。2018年,谷歌发布全球首个72量子比特处理器Bristlecone,该芯片实现了1%的低错误率(保真度达到99%)。2019年,Google的53量子比特处理器Sycamore首次证明了量子优越性[9],完成了随机量子电路采样任务。Sycamore完成100万次采样仅需200 s,而当时最先进的经典超级计算机Summit(IBM开发)若采用相同算法,理论上需要约1万年才能完成。随后Google团队[10]展示了基于表面码的量子纠错实验,实现了逻辑量子比特的错误率低于物理量子比特。一些代表性的超导量子芯片如图1所示。

近年来,新型量子比特结构不断涌现。2021年,IBM推出的Eagle芯片采用127量子比特的重六边形架构,通过创新的多层布线和硅通孔技术显著降低了量子比特间的串扰。2022年,芬兰的IQM公司提出Unimon设计[11]单量子比特门保真度达99.9%。在工程化方面,Google于2024年推出的Willow量子处理器拥有105个物理比特,平均相干时间(T1)达98 μs,单量子比特门保真度接近99.99%(错误率0.036%),双量子比特门(CZ门)错误率0.33%(保真度99.67%),测量错误率0.67%[12]。展示了Google在量子操控和纠错以及实时解码方面的实力。文献[13]引入超薄铝膜设计的Kinemon比传统Transomon更优。IBM在2024年发布了其最新的HeronR2量子处理器,拥有156个量子比特,双量子比特门保真度99.86%(错误率0.14%),单量子比特门保真度99.964%(错误率0.036%),支持模块化扩展,通过Qiskit软件实现实用量子计算,为未来大规模量子计算提供了可能。中国在超导量子计算赛道的两大代表作:中科大的祖冲之三号[14]和中科院量子信息与量子科技创新研究院(量子创新院)和中科大国盾量子技术股份有限公司(国盾量子)的骁鸿。祖冲之三号包括105个量子比特,实现了与Willow接近的T1T2时间,以及单双比特门保真度。骁鸿芯片以504个量子比特刷新了国内量子比特数的纪录,并通过“天衍”云平台向全球开放。微软的Majorana 1量子芯片[15]则是全球首款拓扑量子芯片,包含8个拓扑量子比特,1个基于马约拉纳零能模实现拓扑量子计算的实验性处理器,展示了拓扑量子计算未来的巨大潜力。IMEC公司开发了CMOS兼容量子芯片晶圆,直径约300 mm,展示出超导量子芯片与经典半导体工艺的结合后,未来大规模制备高质量超导芯片的巨大优势[16]。同时,IBM的路线图显示,计划到2033年构建“以量子为中心的超级计算机”,目标为10万物理量子比特系统,实现量子纠错,构建1 000个逻辑量子比特以上的系统,在材料科学、药物研发等复杂问题上实现应用。这些进展都展现出超导量子计算芯片的发展正快速从实验室向产业应用落地转化,未来10年内将实现更多具有实用价值的量子计算应用案例。

1.2 量子比特工作原理与哈密顿量描述

超导量子比特是一种基于超导电路构建的人工量子二能级的宏观量子系统。其核心物理原理在于利用约瑟夫森结(Josephson Junction)等非线性元件,使电路系统产生非等间距的量子化能级(非谐性),从而允许将最低的两个能级选择性地作为计算基态(01)进行相干操控。与微观量子系统不同,超导量子比特利用宏观电路变量,如电荷、电流或相位,作为量子态的载体。这些宏观量子系统的基本原理可通过量子电路理论描述,该理论将经典电路理论与量子力学原理相结合。

超导量子比特的工作主要利用两种物理现象:超导电性和约瑟夫森效应(通常由约瑟夫森结实现)。在低温下,超导金属电路材料如铝、铌和钽等进入超导态,电子形成库珀对进行无损耗传导(零电阻)。这极大地抑制了能量耗散,是维持量子比特的相干态(即获得较长的能量弛豫时间T1和相位退相干时间T2)进行计算的关键前提。

约瑟夫森结在超导电路中扮演着非线性电感的角色,具体表现为约瑟夫森结能量与结两侧超导体波函数的相位差呈现余弦关系。即导致了量子化电路的能谱具有非谐性(Anharmonicity)。这意味着能级间隔是不均匀的,例如,基态0到第1激发态1的能量差(对应跃迁频率ω01)不同于第1激发态1到第2激发态2的能量差(对应跃迁频率ω12),即ω01ω12。能级的非谐性使量子比特能级具备了可寻址性。由于不同跃迁(如0112)对应不同的频率(ω01ω12),因此可以通过施加特定频率的控制信号(例如微波脉冲)来选择性地驱动量子比特能级间的跃迁,而不会显著影响其他能级。

此外根据自由度的不同,超导量子比特可大致分为3种基本类型:电荷量子比特(如Cooper-pair box)、磁通量子比特和相位量子比特。3种量子比特的电路模型和势能与能级图如图2所示。

其中,电荷量子比特通过控制库珀对隧穿实现量子态操控;磁通量子比特利用超导量子干涉仪(Superconducting Qwantum Interference Device, SQUID)中的磁通量子化效应;相位量子比特则基于约瑟夫森结的相位自由度。这些不同类型的量子比特各有优劣,如电荷量子比特操作速度快但相干时间短,磁通量子比特相干时间长但控制较复杂,而相位量子比特则具有较好的综合性能,具体见表1

表1EC为充电能,EJ 为约瑟夫森能。3种量子比特模型并非截然分开,而是一个连续谱的不同区域:随着EJ /EC比值从小到大变化,系统从电荷主导逐渐过渡到相位主导,中间区域(EJ~EC)对应混合型量子比特,如Transmon处于EJ/EC~50~100区间,添加电感元素(如在Fluxonium中)引入新的能量尺度EJ,进一步扩展了参数空间。如图3所示。

因此,3种基本量子比特确实可以理解为能量参数空间中不同区域下的同一个物理系统,展现出不同的量子特性和行为模式。这种基于能量比值的统一描述不仅体现了超导量子比特的物理本质,也为设计新型量子比特提供了理论框架。

超导量子比特基于约瑟夫森结的非线性电感效应和超导电路的量子化能级结构构建人工二能级系统[17]。其哈密顿量可表示为

H=4ECn^-ng2-EJcos φ^

式中:n^为库珀对数算符;ng为偏置电荷;φ^为超导相位算符。当EJ/EC>1时,系统对电荷噪声的敏感度呈指数衰减。这一特性被传输子(Transmon)量子比特充分利用,显著提高了相干时间。

1.3 量子电路QED理论框架与色散调控

量子电路QED是量子光学领域中腔量子电动力学(Cavity QED)概念在超导电路系统中的直接扩展和实现。描述超导量子比特与微波谐振腔相互作用的物理框架。其物理解释是描述原子(作为二能级或多能级系统)与腔内电磁场模式(光子)的量子化相互作用。在特定条件下(如旋转波近似),其相互作用可以用J-C(Jaynes-Cummings)模型[18]来描述。在这一架中,超导量子比特类比于原子,而微波谐振腔则类比于光学空腔,二者通过电容或电感耦合形成一个复合的量子系统。

量子电路QED系统的基本哈密顿量[19]可表示为

H=Hqubit+Hresonator+Hinteraction

式中:Hqubit描述量子比特,Hqubit的具体形式取决于所使用的超导量子比特类型。Transmon量子比特的哈密顿量[20]EC/EJ1时,可以近似写为

Hqubit=4ECn^-ng2-EJcos φ^

Hresonator=ωra^a^+1/2描述谐振腔,a^a^分别为光子产生和湮灭算符。

Hinteraction表示量子比特与谐振腔间的相互作用,在电偶极近似下可表示为

Hinteraction=ga^+a^σ^++σ^- 

式中:g为耦合强度;σ^+σ^-为量子比特的升降算符。

在色散区域(Δ=ωq-ωrg),通过旋转波近似和二阶微扰理论,系统哈密顿量可简化为

Heff=ωqσ^z2+ωra^a^+χσ^za^a^

式中,χ=g2/Δ为色散频移,实现了量子比特状态依赖的谐振腔频率移动利用该效应,通过测量谐振腔响应,可以实现量子比特非破坏测量(Quantum Non-Demolition Measurement, QND),这是超导量子计算中的关键测量方法[21]

近年来,量子电路QED理论[22]已扩展到包括多模耦合、非马尔可夫效应以及超强耦合区域等方面,为超导量子比特的量子态操控提供了更丰富的理论工具。

2 研究现状

超导量子计算芯片的研究涵盖了材料优化、制备工艺、量子门操控、测量技术以及系统集成等多个方面。近年来,随着材料科学、微纳加工技术和量子控制算法的进步,超导量子比特在相干时间、门保真度和集成规模上取得了显著突破。

2.1 材料优化与先进制备工艺

材料界面优化和新型制备工艺是提升量子比特性能的核心技术。超薄铝膜感应分流技术通过引入高动能电感元件,将量子比特非谐性从传统Transmon的约200 MHz提升至300~400 MHz,显著抑制了高能级泄漏[23]。实验证明,利用超薄铝膜制备的Kinemon量子比特实现了20 μs的T1和18 μs的T2相干时间,这些性能指标与理论预测高度吻合[24]

硅基底表面处理采用氢氟酸(HF)浸渍去除硅表面的自然氧化层,有效减少双能级系统(Two-Level System, TLS)密度。Bruno等[25]的研究表明,HF处理后的硅基底上制备的共面波导(Coplanar Waveguide, CPW)谐振器的内部品质因数(Q值)提高了数倍。三氧化二铝(Al2O3)针定层技术在HF处理后的硅表面通过原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)生长Al2O3薄层,可防止氧化物重新形成,同时钉扎表面杂质和缺陷[26]

约瑟夫森结制备采用双角蒸发与悬臂结构技术,结合精确氧化控制,使临界电流密度批次变化小于5%。Kreikebaum等[27]开发的制备系统可实现批次间临界电流密度变化小于5%的高度可再现性。Wu等[28]开发的重叠结构显著改善了约瑟夫森结的电学特性一致性。

2.2 高保真量子门操控与精密测量

量子门保真度的提升主要得益于脉冲优化与动态控制技术的创新。衍生去除泄漏(DRAG)技术通过添加正交驱动分量,显著抑制了操作过程中向高能级的泄漏[29]。采用高斯、余弦等复杂波形替代矩形脉冲,有效减少了频谱泄漏和频率溢出效应。结合机器学习和自适应方法优化控制脉冲参数,自校准门保真度已超过99.9%。

双量子门实现方面,交叉共振(CR)门利用驱动控制比特产生的AC-Stark效应实现目标比特的条件旋转,成为现代超导量子处理器中最常用的双比特门之一。通过调制量子比特间的耦合强度实现的参数化门,可有效减少串扰和环境噪声影响。虚拟Z门通过软件定义的相位调整实现Z轴旋转,避免了物理微波驱动的需要,大幅减少了控制错误。

分散读出技术借助约瑟夫森参量放大器(JPA)和行波参量放大器(TWPA)实现近量子极限放大,单次读出保真度超过97%,多路复用技术进一步支持大规模并行测量。Heinsoo等[30]开发的技术允许多个量子比特共享一个读出谐振器,大幅减少了所需的控制线路。

2.3 比特毫秒级相干与高保真操作

近期,Bland等[31]的研究展示了超导量子计算芯片领域的突破性进展。该工作通过材料创新和制备工艺优化,在二维Transmon量子比特上实现了毫秒级相干时间和高保真度量子门操作,为大规模量子处理器的发展提供了关键支撑。本研究核心在于采用高电阻率硅衬底(电阻率>20 kΩ·cm)和超高真空(Ultra-High Vacuum, UHV)沉积的钽薄膜,显著降低了体衬底损耗和界面噪声。具体而言,高电阻率硅的介电损耗正切(tanδ)较低,实验测得体衬底损耗贡献减少,使谐振器的品质因子Q值大幅提升;UHV沉积确保了钽薄膜的纯度和稳定性,避免了β相或钽硅化物的形成。

在性能方面,该工作实现了平均能量弛豫时间T1avg=(0.45±0.14) ms(45个量子比特),最高达T1max=1.68 ms,对应品质因子Qmax=2.5×107。相干时间的提升主要归功于材料优化,与2.1节讨论的衬底处理和薄膜工艺方向一致,但通过硅衬底实现了更好的微电子工艺兼容性。此外,通过UHV沉积Al/AlOₓ约瑟夫森结,减少了碳氢化合物污染,使Hahnecho相干时间T2E超过T1,噪声谱分析显示读谐振器中的热光子噪声是剩余退相干的主要来源。

在量子门操控方面,该工作实现了单量子比特门保真度99.994%(错误率(6.4±0.3)×10-5),通过衍生去除泄漏技术和优化脉冲序列实现。通过材料级优化将错误率推向新低。随机基准测试(Randomized Benchmarking, RB)显示,在40 ns脉冲长度下,平均门错误率低至6.4×10-5,展示了材料与控制技术的协同效应。

3 未来展望

3.1 新型比特结构

感应分流Kinemon量子比特通过并联超薄铝膜电感,在保持Transmon工艺简单性的同时提高了非谐性并抑制了电荷噪声[32]。Kalacheva等[13]于2024年提出的Kinemon设计核心在于引入超薄铝膜(8~10 nm)作为高动能电感元件,与约瑟夫森结并联形成感应分流结构。实验证明,Kinemon的第二激发态电荷色散比传统Transmon降低约1个数量级。

Fluxonium量子比特利用约瑟夫森结阵列实现高非谐性(>1 GHz)与长相干时间(>500 μs)。Nguyen等[33]的研究展示了相干时间超过500 μs的Fluxonium量子比特,其创新在于利用约瑟夫森结阵列作为超电感,实现了高非谐性和高相干性的有效结合。

0-π量子比特基于拓扑保护原理,为容错量子计算提供新路径。Brooks等[34]成功实现了0-π量子比特的实验验证,在该系统中,量子信息被编码在受对称性保护的简并基态中,理论上具备极强的抗退相干能力。

3.2 系统鲁棒性

能隙工程(Gap Engineering)通过设计超导材料的能隙分布,控制高能冲击产生的准粒子扩散过程。Peruzzo等[35]提出的能隙工程方法为高能粒子冲击问题提供了突破性解决方案。具体策略包括在量子比特芯片上创建超导能隙的空间梯度,形成准粒子“势垒”和“陷阱”;在关键量子比特周围设计高能隙超导材料形成的保护区域;利用能隙梯度和精心设计的几何结构,主动将准粒子从敏感区域泵出到专门的衰减区域。

抗噪声设计综合采用多层磁屏蔽、动态解耦和参数化门操作,显著抑制了电荷与磁通噪声。Trioni等[36]提出了基于脉冲序列的主动电荷噪声抑制方法,通过动态调整偏置电压抵消电荷涨落的影响,实验表明该方法可将电荷噪声影响降低约75%,量子比特T2时间提高2~3倍。Hazra[37]等的工作展示了一种基于钉扎涡旋动力学的新方法,通过在超导电路中引入人工钉扎中心,有效抑制了磁通涡旋运动引起的噪声,磁通量子比特的T₂时间提高5倍以上。

3.3 大规模扩展方案

三维集成技术通过量子比特层、控制线层与读出层的垂直堆叠,大幅提高了集成密度。Rosenberg等[38]首次验证了多层量子堆栈技术,通过将量子比特层、控制线路层和读出谐振器层分离到不同平面,大幅减少了平面布线拥堵问题。最新进展包括4层量子堆栈,实现了每个量子比特仅需1个垂直通孔连接,支持数千量子比特的高密度集成。

模块化量子架构结合量子互连与转换器技术,为分布式量子计算提供了可行路径。Bravyi等[39]提出的层次化量子计算框架与Vepsäläinen等[40]开发的量子网络互连技术为这一方向提供了理论和实验基础。Citro等[26]成功展示了四芯片超导量子处理器原型,各芯片间量子比特的纠缠保真度达到98%以上,证明了该方法的可行性。

4 结束语

超导量子计算芯片在物理实现、材料工艺和系统集成等方面取得系列重大突破,相干时间、门保真度和集成规模均获得显著提升。感应分流结构、高非谐性比特及能隙工程等创新方案为应对退相干和噪声挑战提供了有效途径。三维集成和模块化架构进一步推动了大规模扩展。然而,材料缺陷、复杂噪声环境及控制精度仍是实现实用化容错量子计算的关键瓶颈,需要多学科交叉与技术协同创新来寻求突破。

未来研究方向包括:1)继续开发新型超导材料和异质结构,进一步降低界面损耗和TLS密度;2)优化量子比特能级设计和控制脉冲序列,提高门操作保真度和系统鲁棒性;3)推进3D集成封装和模块化,实现更大规模的芯片集成;4)探索超导—光子混合系统、误差缓解和新型纠错方案等新路径,为解决错误和噪声问题提供新思路。随着这些技术的不断突破,超导量子计算有望在3~5年内实现具有实用价值的量子计算应用,最终构建出能够解决密码破译、材料科学、药物研发等复杂问题的实用化量子计算系统。

参考文献

[1]

NAKAMURA YPASHKIN Y ATSAI J S. Coherent control of macroscopic quantum states in a single-Cooper-pair box[J]. Nature1999398(6730):786-788.

[2]

WALLRAFF ASCHUSTER D IBLAIS Aet al. Strong coupling of a single photon to a superconducting qubit using circuit quantum electrodynamics[J]. Nature2004431(7005):162-167.

[3]

BLAIS AHUANG R-SWALLRAFF Aet al. Cavity quantum electrodynamics for superconducting electrical circuits: an architecture for quantum computation[J]. Physical Review A200469(6):No.062320.

[4]

KOCH JYU T MGAMBETTA Jet al. Charge-insensitive qubit design derived from the Cooper pair box[J]. Physical Review A200776(4):No.042319.

[5]

BARENDS RKELLY JMEGRANT Aet al. Coherent Josephson qubit suitable for scalable quantum integrated circuits[J]. Physical Review Letters2013111(8):No.080502.

[6]

PAIK HSCHUSTER D IBISHOP L Set al. Observation of high coherence in Josephson junction qubits measured in a three-dimensional circuit QED architecture[J]. Physical Review Letters2011107(24):No.240501.

[7]

DICARLO LCHOW J MGAMBETTA J Met al. Demonstration of two-qubit algorithms with a superconducting quantum processor[J]. Nature2009460(7252):240-244.

[8]

DICARLO LREED M DSUN Let al. Preparation and measurement of three-qubit entanglement in a superconducting circuit[J]. Nature2010467(7315):574-578.

[9]

ARUTE FARYA KBABBUSH Ret al. Quantum supremacy using a programmable superconducting processor[J]. Nature2019574(7779):505-510.

[10]

CHEN Z JSATZINGER K JATALAYA Jet al. Exponential suppression of bit or phase errors with cyclic error correction[J]. Nature2021595(7867):383-387.

[11]

HYYPPÄ EKUNDU S MCHAN C Fet al. Unimon qubit[J]. Nature Communications2022,13:No.6895.

[12]

ACHARYA RABANIN D AAGHABABAIE-BENI Let al. Quantum error correction below the surface code threshold[J]. Nature2024638(8052):920-926.

[13]

KALACHEVA DFEDOROV GZOTOVA Jet al. Kinemon: an inductively shunted transmon artificial atom[J]. Physical Review Applied202421(2):No.024058.

[14]

GAO D XFAN D JZHA Cet al. Establishing a new benchmark in quantum computational advantage with 105-qubit Zuchongzhi 3.0 processor[J]. Physical Review Letters2025134(9):No.90601.

[15]

AGHAEE MALCARAZ RAMIREZ AALAM Zet al. Interferometric single-shot parity measurement in InAs-Al hybrid devices[J]. Nature2025638(8051):651-655.

[16]

VAN DAMME JMASSAR SACHARYA Ret al. Advanced CMOS manufacturing of superconducting qubits on 300 mm wafers[J]. Nature2024634(8032):74-79.

[17]

JAYNES E TCUMMINGS F W. Comparison of quantum and semiclassical radiation theories with application to the beam maser[J]. Proceedings of the IEEE196351(1):89-109.

[18]

BLAIS AGRIMSMO A LGIRVIN S Met al. Circuit quantum electrodynamics[J]. Reviews of Modern Physics202193(2):No.025005.

[19]

DOLAN G J. Offset masks for lift-off photoprocessing[J]. Applied Physics Letters197731(5):337-339.

[20]

IZUMI MMORRISON SPENNEYS Det al. Subfactors of index exactly 5[J]. Bulletin of the London Mathematical Society201547(2):257-269.

[21]

MOOIJ J EORLANDO T PLEVITOV Let al. Josephson persistent-current qubit[J]. Science1999285(5430):1036-1039.

[22]

BURNETT J JBENGTSSON ASCIGLIUZZO Met al. Decoherence benchmarking of superconducting qubits[J]. NPJ Quantum Information2019,5:No.54.

[23]

KALACHE BKOSAREV A IVANDERHAGHEN Ret al. Ion bombardment effects on microcrystalline silicon growth mechanisms and on the film properties[J]. Journal of Applied Physics200393(2):1262-1273.

[24]

PLACE A P MRODGERS L V HMUNDADA Pet al. New material platform for superconducting transmon qubits with coherence times exceeding 0.3 milliseconds[J]. Nature Communications2021,12:No.1779.

[25]

BRUNO ADE LANGE GASAAD Set al. Reducing intrinsic loss in superconducting resonators by surface treatment and deep etching of silicon substrates[J]. Applied Physics Letters2015106(18):No.182601.

[26]

CITRO RGUARCELLO CPAGANO S. Josephson junctions, superconducting circuits, and qubit for quantum technologies[M]∥New trends and platforms for quantum technologies. Cham,Switzerland: Springer, 2024:1-59.

[27]

KREIKEBAUM J MO’BRIEN K PMORVAN Aet al. Improving wafer-scale Josephson junction resistance variation in superconducting quantum coherent circuits[J]. Superconductor Science and Technology202033(6):No.06LT02.

[28]

WU XLONG J LKU H Set al. Overlap junctions for high coherence superconducting qubits[J]. Applied Physics Letters2017111(3). DOI:10.1063/1.4993937 .

[29]

SIDDIQI I. Engineering high-coherence superconducting qubits[J]. Nature Reviews Materials20216(10):875-891.

[30]

HEINSOO JANDERSEN C KREMM Aet al. Rapid high-fidelity multiplexed readout of superconducting qubits[J]. Physical Review Applied201810(3):No.034040.

[31]

BLAND M PBAHRAMI FMARTINEZ J G Cet al. Millisecond lifetimes and coherence times in 2D transmon qubits[J]. Nature2025647:343-348.

[32]

HASSANI FPERUZZO MKAPOOR L Net al. Inductively shunted transmons exhibit noise insensitive plasmon states and a fluxon decay exceeding 3 hours[J]. Nature Communications2023,14:No.3968.

[33]

NGUYEN L BLIN Y HSOMOROFF Aet al. High-coherence fluxonium qubit[J]. Physical Review X20199(4):No.041041.

[34]

BROOKS PKITAEV APRESKILL J. Protected gates for superconducting qubits[J]. Physical Review A201387(5):No.052306.

[35]

PERUZZO MHASSANI FSZEP Get al. Geometric superinductance qubits: controlling phase delocalization across a single Josephson junction[J]. PRX Quantum20212(4):No.040341.

[36]

TRIONI M IACHILLI SCHULKOV E V. Key ingredients of the alkali atom-metal surface interaction: chemical bonding versus spectral properties[J]. Progress in Surface Science201388(2):160-170.

[37]

HAZRA SBHATTACHARJEE ACHAND Met al. Ring-resonator-based coupling architecture for enhanced connectivity in a superconducting multiqubit network[J]. Physical Review Applied202116(2):No.024018.

[38]

ROSENBERG DKIM D, DAS R, et al. 3D integrated superconducting qubits[J]. NPJ Quantum Information20173(1):42.

[39]

BRAVYI SCROSS A WGAMBETTA J Met al. High-threshold and low-overhead fault-tolerant quantum memory[J]. Nature2024627(8005):778-782.

[40]

VEPSÄLÄINEN A PKARAMLOU A HORRELL J Let al. Impact of ionizing radiation on superconducting qubit coherence[J]. Nature2020584(7822):551-556.

AI Summary AI Mindmap
PDF (1151KB)

137

访问

0

被引

详细

导航
相关文章

AI思维导图

/