增强超导量子位的相干性的制作方法

本说明书总体上涉及一种用于增强超导量子位(qubit)的相干性的方法，以及一种用于确定超导量子位的相干性的增强的优化的方法。

背景技术：

1、超导集成电路已经发展成为一种用于创建人工量子系统的强大架构。在最先进的实验中，数十个量子位作为量子模拟器和通用处理器相干地操作，同时通过云提供对原型装置的访问，以加速实用量子算法的开发。在前进的道路上，缓解退相干是核心挑战之一，因为退相干阻碍了量子误差校正的进一步扩展和实现。

2、已知的处理器通常采用传输子(transmon)量子位，所述传输子量子位是基于由电容分流的约瑟夫森结形成的非线性lc谐振器中的离散能级。这样的量子位中的很大一部分退相干是由于电容器电极的原生表面氧化物中的介电损耗。这种损耗表现出显著结构化的频率依赖性，该频率依赖性源于伪原子隧穿缺陷的各个谐振。

技术实现思路

1、公开了用于增强超导量子位(qubit)的相干性以及用于确定超导量子位的相干性的增强的优化的方法。

2、特别地，描述了一种用于增强超导量子位(qubit)的相干性的方法，该方法包括以下步骤：提供包括有害缺陷和本征量子位谐振的至少一个量子位电极；以及将电场的本征参数施加到量子位电极，以便将缺陷调谐出量子位谐振。

3、在一个实施例中，提出了延长超导传输子量子位的能量弛豫时间t1的方法。在此实施例中，量子位电极可以暴露于dc电场，在该dc电场下，最有害的tls缺陷被调谐出量子位谐振。对量子位工作频率和30分钟时间间隔进行平均，与零施加电场相比，t1时间提高了至少23%。

4、在一个实施例中，本征参数是电场的强度。

5、在一个实施例中，有害缺陷是寄生二能级量子系统(tls)。

6、特别地，描述了一种用于确定超导量子位(qubit)的相干性的增强的方法，其中该方法包括以下步骤：a)提供至少一个量子位电极，其中该量子位电极包括有害缺陷以及本征量子位能量弛豫时间(t1)和量子位工作频率；以及b)将电场的本征参数的不同值施加到量子位电极；以及c)针对不同值中的每一个确定随时间的量子位能量弛豫时间(t1)。

7、在一个实施例中，在不同量子位工作频率下使用所述步骤进行优化。

8、在一个实施例中，电场是dc电场。

9、在一个实施例中，该方法进一步包括通过以下方式量化相干性的增强：确定量子位能量弛豫时间(t1)；并将所确定的量子位能量弛豫时间与在零施加电场下确定的量子位能量弛豫时间进行比较。

10、在一个实施例中，增强的量化是所有确定，即所有测试的量子位谐振频率的至少23%，优选地是46%确定的至少20%，或者优选地是67%确定的至少10%。

11、在一个实施例中，量子位能量弛豫时间(t1)在30分钟的时间范围内确定。根据所施加电场的强度，不同时间范围可适用，即，如果强度较高，则时间范围可能较短。

12、这些和其他方面、特征和实现方式可以表达为方法、设备、系统、组件、程序产品、用于执行功能的构件或步骤以及其他方式表达。

13、这些和其他方面、特征和实现方式将从包括权利要求的以下描述中变得显而易见。

技术特征：

1.一种用于增强量子位的相干性的方法，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中所述本征参数是所述电场的强度。

3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述有害缺陷是寄生二能级量子系统(tls)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述量子位是超导量子位。

5.一种用于确定量子位的相干性的增强的方法，所述方法包括：

6.如权利要求5所述的方法，其中在不同量子位工作频率下使用步骤进行优化。

7.如权利要求5或6中任一项所述的方法，其中所述电场的所述本征参数是所述电场的强度。

8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其中所述电场是dc电场。

9.如权利要求5至8中任一项所述的方法，其中所述有害缺陷是寄生二能级量子系统(tls)。

10.如权利要求5至8中任一项所述的方法，进一步包括通过以下方式量化所述相干性的所述增强：

11.如权利要求10所述的方法，其中增强的量化是所有确定的至少23%，优选地是46%确定的至少20%，优选地是67%确定的至少10%。

12.如权利要求5至11中任一项所述的方法，其中所述量子位能量弛豫时间(t1)是在30分钟的时间范围内确定的。

13.如权利要求5至12中任一项所述的方法，其中所述量子位是超导量子位。

14.一种在执行如权利要求6至13中任一项所述的方法后量子位在量子计算系统或装置中的用途。

技术总结公开了用于利用电场增强超导量子位的相干性的方法，包括提供包括有害缺陷和本征量子位谐振的至少一个量子位电极；以及将电场的本征参数施加到量子位电极，以便将缺陷调谐远离量子位谐振，使得量子位的能量弛豫时间T1增加。技术研发人员：J·利森菲尔德,A·比尔梅斯,A·乌斯蒂诺夫,J·洛特辛格尔受保护的技术使用者：谷歌有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/9/17