Suppressing leakage and maintaining robustness in transmon qubits: Signatures of a trade-off relation
本文针对含未知静态缺陷的 transmon 量子门控制，提出依次优化鲁棒性与泄漏的两阶段框架，获得高保真抗误差脉冲，并揭示二者间存在权衡。
2025-09-30 quant-ph
Passive leakage removal unit based on a disordered transmon array
针对量子比特子空间泄漏破坏量子纠错的问题，提出基于耦合无序transmon阵列加末位反馈/耗散重置的被动泄漏消除单元，利用能级局域保护比特子空间、共振增强泄漏迁移，找到两个最优测量速率，方案兼容现有超导量子处理器。
2025-08-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Dephasing-induced leakage in multi-level superconducting quantum circuits
本文分析了超导量子电路（如 transmon）在退相干影响下，瞬态布居引发的泄漏效应，通过解析和数值方法研究了常用单比特和双比特操作中的该问题。
2025-01-28 quant-ph
Fast unconditional reset and leakage reduction in fixed-frequency transmon qubits
针对容错量子计算中QEC对量子比特重置与泄漏抑制的需求，提出基于可调耦合器的固定频率transmon量子比特快速无条件重置方案，83ns完成全流程且保真度超99%，可缩短QEC周期、提升算法保真度。
2024-10-07 quant-ph
All-microwave leakage reduction units for quantum error correction with superconducting transmon qubits
针对超导量子电路的泄露问题，实现并扩展了全微波泄露减少单元（LRU），在220 ns内以99%的功效降低transmon激发态泄露，并首次在量子纠错中应用多个LRU，有效降低错误检测率并将泄露积累抑制在1%以内。
2023-03-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Improved error correction with leakage reduction units built into qubit measurement in a superconducting quantum processor
QuTech（夸特克）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究协会）
本研究在超导量子处理器中集成泄漏减少单元，通过改进测量技术提升量子误差校正效果，有效降低逻辑错误率。
2025-11-21 quant-ph
Two qubits in one transmon -- QEC without ancilla hardware
本文提出利用超导 transmon 的高能级存储和控制两个量子比特，通过数值优化控制脉冲实现通用计算门集，无需额外硬件开销即可使可用量子比特数量翻倍。
2023-07-31 quant-ph
Quantum leakage detection using a model-independent dimension witness
量子计算机的用户必须能够确认它们确实按预期运行，即使设备被远程访问。特别是，如果组件的希尔伯特空间维度不像广告中所说的那样-例如，如果量子位遭受泄漏-错误可能会随之而来，协议可能会变得不安全。我们改进了延迟矢量方法，从经典混沌理论到量子系统，并将其远程应用于IBMQ平台-由transmon量子比特组成的量子计算机。该方法见证，在一个模型独立的方式，高维过程的动态签名。我们提出的证据，在温和的假设下，IBMQ transmons遭受状态泄漏，与$p$值不大于$5{\times}10^{-4}$下一个量子位操作。我们还估计了在两量子比特系统中揭示泄漏所需的拍摄次数。
2019-02-19 quant-ph
High-fidelity controlled-Z gate with maximal intermediate leakage operating at the speed limit in a superconducting quantum processor
介绍了一种通过控制基带传输频率来实现受控$Z$（CZ）门的净零方案的突变（SNZ）。SNZ CZ门通过最大化中间泄漏在计算状态和非计算状态之间的横向耦合的速度极限下操作。SNZ的主要优点是调谐简单，这是由于作为两个控制参数的函数的条件相位和泄漏的规则结构。我们在一个多传输处理器中实现了SNZ CZ门，实现了$99.93\pm0.24\%$保真度和$0.10\pm0.02\%$泄漏。SNZ与用于量子纠错的可缩放方案兼容，并且适用于在中等规模应用中有用的广义条件相位门。
2020-08-17 quant-ph
Improving Transmon Qudit Measurement on IBM Quantum Hardware
本文针对 IBM Quantum 硬件中 transmon qudit 的多能级读出问题，提出两种状态区分测量策略，并基于谐振腔耦合模型确定其最优硬件参数区间。
2024-01-19 quant-ph
Robustness of a universal gate set implementation in transmon systems via Chopped Random Basis optimal control
我们数值研究了基于transmon的系统中由CNOT门、Hadamard门、相位门和$π/8$门组成的通用双量子比特门的实现。实现这种门的控制信号是使用斩波随机基最优控制技术获得的，目标门失真为$10^{-2}$。在优化过程中，我们考虑了非计算状态的泄漏，这是影响transmon量子位的一个重要的非理想性。我们还测试和基准的最佳控制解决方案对高斯白噪声和频谱失真，两个关键的非理想性，影响transmon系统中的控制信号的引入。
2022-07-27 quant-ph
Fast Unconditional Reset and Leakage Reduction of a Tunable Superconducting Qubit via an Engineered Dissipative Bath
本研究利用工程化超材料波导提供宽频冷浴，实现可调transmon量子比特在88纳秒内对多个激发态的无条件复位（误差低于0.13%），并通过态密度滚降实现44纳秒内选择性复位第二激发态至0.285%残余布居，同时保持计算子空间信息保真度。
2024-11-08 quant-ph
Hardware-Efficient Erasure Qubits With Superconducting Transmon Qutrits
University of Massachusetts-Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种利用超导传输门三量子比特作为擦除量子比特的高效硬件方案，通过检测主控量子比特的退相干误差，实现了超过500微秒的逻辑量子比特寿命，并展示了双用途辅助量子比特在擦除检测和奇偶校验中的应用。
2026-04-09 quant-ph
Hybrid cat-transmon architecture for scalable, hardware-efficient quantum error correction
AWS Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）；IQIM, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息科学研究所）；Thomas J. Watson, Sr., Laboratory of Applied Physics, California Institute of Technology（加州理工学院托马斯·J·沃森Sr.应用物理实验室）
本研究提出以cat量子比特为数据比特、transmon为辅助比特的混合量子计算架构，通过设计纠缠门支持薄矩形表面码纠错，数值验证其可大幅降低量子比特资源开销，为硬件高效的可扩展量子纠错提供理论方案。
2024-10-30 quant-ph
Single qubit gates in frequency-crowded transmon systems
最近在三维腔中超导transmon量子比特的实验工作表明，它们的相干时间比它们的二维腔对应物增加了一个数量级。然而，为了利用这些相干时间，同时按比例增加量子位的数量，有利的是寻址全部耦合到相同的3D腔场的各个量子位。控制这个系统的挑战来自光谱拥挤，其中量子位的泄漏跃迁接近于其他量子位的计算跃迁。在这里，它示出了快速脉冲是可能的，其使用脉冲包络的两个正交控制来寻址单个量子位，而单独的DRAG方法仅给出了比常规高斯脉冲形状的边际改进。另一方面，使用马格努斯展开的一阶结果给出了快速分析脉冲形状，其给出了特定选通时间的高保真度选通，直到第二量子位上的相位因子。进一步的数值分析证实了这些结果，并产生更快的门，表明泄漏态的非谐性不提供一个基本的量子速度限制。
2013-06-10 quant-ph
A fast, low-leakage, high-fidelity two-qubit gate for a programmable superconducting quantum computer
在transmon量子比特中实现条件相位（CZ）门的常见方法依赖于量子比特频率的通量控制，以使用快速绝热轨迹使计算状态与非计算状态相互作用，以最小化泄漏。我们开发了一种双极磁通脉冲方法，与传统的单极变体相比具有两个关键优势。首先，双极脉冲的作用对于通量控制线中的长时间尺度线性动力学失真是鲁棒的，从而促进了调谐并确保了原子的可重复性。其次，transmon哈密顿量的通量对称性使得条件相位和脉冲量子位的单量子位相位一阶对低频通量噪声不敏感，从而增加保真度。通过利用相消干涉来最小化泄漏，双极脉冲可以接近由交换耦合设置的速度限制。我们展示了一个可重复的，高保真（$99.1\%$），低泄漏（$0.1\%$），和快速（$40~\mathrm{ns}$）CZ门电路QED量子处理器。详细的数值模拟与实验结果吻合良好，表明泄漏主要是由剩余的短时间尺度的失真和保真度是有限的高频磁通噪声。
2019-03-06 quant-ph
Quantum control of tunable-coupling transmons using dynamical invariants of motion
我们分析了在两个可调耦合的transmon量子比特之间实现快速非绝热CZ门。门控制方法是基于一个理论的动态不变量，从而减少泄漏和对退相干的鲁棒性。该门是基于使用具有6个最低能量状态的有效哈密顿量对$|11\rangle$和$|20\rangle$之间的谐振的描述。一个修改的不变量的方法，使我们能够考虑到高阶微扰校正这个有效的模型。这使得门保真度比其他准绝热协议高几个数量级，门时间接近理论极限。
2022-05-13 quant-ph
Autonomous error correction of a single logical qubit using two transmons
大规模量子计算机将不可避免地需要量子纠错来保护信息不受退相干的影响。传统的纠错通常需要许多量子位，以及高效的错误综合征测量和实时反馈。自主量子纠错（AQEC）替代地使用稳态浴工程以硬件高效的方式执行校正。我们实现了一个AQEC方案，实现了只有两个transmon量子位在一个二维可扩展的架构，主动纠正单光子损失和被动抑制低频移相使用六个微波驱动器。与未校正的编码相比，对于逻辑0、1和叠加态，实验证明了2.0、5.1和1.4的改进。我们的研究结果表明，实现硬件高效的AQEC，以提高基于transmon的量子信息处理器的可靠性的潜力。
2023-02-13 quant-ph
Quantum control of frequency tunable transmon superconducting qubits
在这项工作中，我们分析了通过两个静态耦合transmons的$|11\rangle$和$|20\rangle$状态之间的谐振的控制相位门的实现。我们发现，有许多不同的控制transmon频率，实现相同的门周围的$99.8\%$（$T_1=T_2^{*}=17$ $μ$ s）和$99.99\%$（$T_1=T_2^{*}=300$ $μ$ s）在一个时间内，接近理论极限的结晶度。通过校准等待时间和接近$|11\rangle-|20\rangle$谐振的目标频率，所有控制都可以达到该精度。然而，一些控制，如那些基于动态不变量的理论，是特别有吸引力的，由于减少泄漏，对退相干的鲁棒性，以及它们有限的带宽。
2020-07-20 quant-ph
Tunable Coupling Architecture for Fixed-frequency Transmons
高保真双量子比特操作的实现是可扩展的量子纠错的关键成分。在超导量子位架构中，可调谐总线已经被探索作为更高保真度门的一种手段。然而，这些总线引入了新的泄漏路径。在这里，我们提出了一个修改后的可调总线架构适合于固定频率的量子比特，其中的绝热限制门速度减少。我们的特点是这种耦合器的范围内的两个量子位器件实现了最大的栅极保真度$99.85\%$。我们进一步表明校准在一天内是稳定的。
2021-01-19 quant-ph
Characterizing crosstalk of superconducting transmon processors
本研究针对超导transmon量子芯片的串扰问题，利用随机基准测试协议系统表征全芯片串扰强度，在IBM硬件上验证了串扰对门保真度的显著影响，并提出串扰感知噪声模型以提升含噪量子硬件模拟精度。
2023-03-24 quant-ph
String order melting of spin-1 particle chains in superconducting transmons using optimal control
利用最优控制来模拟模型哈密顿量是一种新兴的策略，其利用数字量子模拟方法来利用器件的固有物理。在这里，我们评估最优控制探测的非平衡特性的超导硬件模拟的超导保护拓扑（SPT）状态。假设一个可调transmon架构，我们铸造这些SPT状态的演变为一系列的一个和两个站点的脉冲优化问题，解决了泄漏约束的存在。从所产生的脉冲，我们数值模拟的时间依赖性熔化的扰动SPT字符串顺序在六个网站的模型与平均状态的保真度为$10^{-3}$。这些脉冲的可行性以及它们的有效应用表明，目前的量子计算系统可以实现弦序熔化的高保真模拟。
2022-03-23 quant-ph
Microwave-activated two-qubit gates for fixed-coupling and fixed-frequency transmon qubits
针对固定频率transmon量子比特架构扩展面临的控制灵活性不足等问题，提出仅向固定频率耦合器施加微波脉冲的两量子比特门方案，可在150ns内实现保真度超0.999的CZ门并有效抑制态泄漏。
2024-10-10 quant-ph
Robustness of error-suppressing entangling gates in cavity-coupled transmon qubits
超导transmon量子位由于其长的相干时间和其可扩展到更大的量子位网络而构成用于量子信息处理的最有前途的平台之一。然而，它们的弱非谐谱导致多量子比特系统中的谱拥挤，这使得在避免泄漏错误的同时实现快速、高保真的门变得具有挑战性。为了应对这一挑战，我们使用了一种称为SWIPHT的协议[Phys. Rev. B 91，161405（R）（2015）]，该协议产生平滑、简单的微波脉冲，旨在通过频谱选择性抑制泄漏，而不牺牲门速度。在这里，我们确定SWIPHT是有效的参数制度，并证明在这些制度中，它系统地产生两个量子比特的门的量子数为腔耦合transmons在99.6%-99.9%的范围内，门时间快至23 ns。我们的研究结果是从完整的数值模拟，包括当前的实验水平的放松和退相。这些高结晶度持续在广泛的系统参数，包括许多目前的实验设置，是不敏感的小参数变化和脉冲缺陷。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast CZ gate in hybrid fluxonium-transmon systems with tunable couplers
Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）；Nanjing University（南京大学）；Shanxi University（山西大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）
针对磁通量子比特与Transmon的混合电路，通过仅调制耦合器磁通实现25纳秒内保真度超99.99%的无微波CZ门，并有效抑制旁观者误差。
2026-09-15 quant-ph
Physics-Informed Learning of Effective Error Processes from Limited Noisy Transmon Measurements for Robust QAOA Reliability
Koç University（科奇大学）；TUBITAK Research Institute for Fundamental Sciences (TBAE)（土耳其应用科学研究基金会基础科学研究院）
提出一种物理信息驱动的学习框架，从有限噪声Transmon测量中学习有效量子误差过程，并通过神经网络和岭回归方法显著提升QAOA在MaxCut问题中的成本景观可靠性。
2026-07-21 quant-ph
Hardware-Efficient Microwave-Activated Tunable Coupling Between Superconducting Qubits
在量子比特之间产生高保真、可调的纠缠对于实现基于门的量子计算至关重要。在超导电路中，可调相互作用通常使用通量可调量子比特或耦合元件来实现，增加了控制复杂性和噪声源。在这里，我们实现了一个可调的$ZZ$相互作用之间的两个transmon量子比特与固定的频率和固定的耦合，诱导驱动两个transmon非共振。我们展示了比静态耦合大一个数量级的可调谐耦合，并改变了相互作用的符号，从而能够消除空闲耦合。此外，这种相互作用适用于大型量子处理器：可以灵活选择驱动频率以避免杂散跃迁，并且因为两个transmons都被驱动，所以它对微波串扰有弹性。我们应用这种相互作用，以实现一个控制相位（CZ）门的栅极保真度$99.43(1)\%$的周期基准测量，我们发现的保真度是有限的不相干的错误。
2021-05-12 quant-ph
Supercomputer simulations of transmon quantum computers
我们开发了一个由超导transmon量子比特组成的量子计算机模拟器。仿真模型支持任意数量的transmons和谐振器。量子门由时间相关脉冲实现。非平凡的影响，如串扰，泄漏到非计算状态，transmons和谐振器之间的纠缠，以及由于脉冲的控制误差是固有的。通过求解含时薛定谔方程得到了量子计算机的时间演化。该算法在高性能超级计算机上具有良好的可扩展性。我们目前的模拟结果高达16 transmons和谐振器。此外，该模型可以用来模拟环境，我们展示了从一个孤立系过渡到一个开放量子系统由Lindblad主方程。我们还描述了一个程序，从电磁仿真或实验中提取模型参数。我们比较模拟结果的IBM Q经验的几个NISQ处理器上的实验。我们发现几乎完美的协议之间的模拟和实验的量子线路设计探测串扰transmon系统。通过研究常见的门度量，如保真度或钻石距离，我们发现它们不能可靠地预测重复门应用或实际量子算法的性能。作为替代，我们发现，从两个transmon门集断层扫描的结果有一个特殊的预测能力。最后，我们从量子纠错和容错的角度对一个协议进行了测试。我们发现，该协议系统地提高了性能的transmon量子计算机的特征控制和测量误差的存在。
2020-08-31 quant-ph
The Optimization of Flux Trajectories for the Adiabatic Controlled-Z Gate on Split-Tunable Transmons
本文针对双可调频率量子比特系统，提出了一种优化参数化磁通轨迹族的通用方法，用于确定绝热调节量子比特频率的优选轨迹，并在磁通可调transmon模型上验证了五个测试轨迹族的有效性。
2024-10-16 quant-ph
Universal qudit gate synthesis for transmons
该工作设计基于transmon的qudit量子处理器，提出含交叉共振纠缠门的通用门集，实现高保真门合成与嵌入式纠错，证明通用qudit控制在当前架构中可行。
2023-08-31 quant-ph
Sparse Non-Markovian Noise Modeling of Transmon-Based Multi-Qubit Operations
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；IBM Quantum, IBM Thomas J Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）
本文提出一种稀疏噪声模型，通过全面表征IBM量子平台的7个设备，捕获并预测单比特和双比特操作中的非马尔可夫效应，将期望值预测相对误差降低至0.5%，比默认硬件噪声模型提升7倍。
2024-12-20 quant-ph
Leakage reduction in fast superconducting qubit gates via optimal control
要达到高速、高保真的量子比特操作，需要对底层脉冲的形状进行精确控制。对于弱非谐系统，例如超导transmon量子比特，短门导致泄漏到计算子空间之外的状态。利用开环最优控制设计的控制脉冲可以减少这种泄漏。然而，模型的不准确性会严重限制这种脉冲的可用性。我们实现了一个闭环优化，同时适应所有的控制参数的基础上建立的克利福德门的成本函数的测量。通过用与控制硬件的能力相匹配的分段常数表示来参数化脉冲，我们创建了具有$99.76\,\%$保真度和$0.044\,\%$泄漏的$4.16~\rm{ns}$单量子比特脉冲。这是我们在相同系统上以如此短的持续时间校准的最佳DRAG脉冲的泄漏率的七倍减少。
2020-03-12 quant-ph
A complete Randomized Benchmarking Protocol accounting for Leakage Errors
随机基准测试允许有效地和可扩展地表征酉2-设计的平均误差，例如量子计算的物理候选上的Clifford群$\mathcal{C}$，只要系统中没有非计算泄漏水平。我们研究了泄漏误差对每个物理量子位的额外水平引起的随机基准测试的影响，并提供了一个修改后的协议，该协议允许在存在泄漏误差的情况下获得每个门的误差的可靠估计。我们评估的序列保真度的方差对应于有效的保真度估计所需的随机序列的数量。我们的协议允许门相关的错误通道，而不限于扰动。我们表明，我们的协议是兼容的交错随机基准和扩展到基准的任意门。该设置与超导transmon量子位以及其他系统相关。
2015-07-09 quant-ph
Demolition measurement protocol for transmon qubits
该论文提出一种将读取与重置结合的破坏性测量协议，在1微秒内实现大于95%重置保真度和99%读取保真度，相比被动衰减提速50倍，显著提高数据采集速率。
2025-03-31 quant-ph
Two-level approximation of transmons in quantum quench experiments
该研究基于Loschmidt echo数值探究transmon的两能级近似效果，定量分析了不同条件下的保真度衰减规律，为评估该近似的准确性提供了方法，并与已报道实验做了对比。
2023-10-04 quant-ph
Reducing leakage of single-qubit gates for superconducting quantum processors using analytical control pulse envelopes
针对超导量子处理器中单量子比特门因速度提升导致的泄漏误差问题，提出FAST DRAG和HD DRAG两种解析脉冲整形方法，实验证明其可显著抑制泄漏跃迁，在亚10 ns门时长下实现更低误差且无需迭代优化，同时揭示了脉冲失真的非马尔可夫误差源。
2025-04-15 quant-ph
Quantum random access memory with transmon-controlled phonon routing
本研究提出transmon控制的声子路由器，以树形架构构建QRAM，兼具紧凑、快速路由、无频率拥挤的优势，还提出可检测损耗错误的混合双轨编码，估算显示现有参数下可实现高预示速率。
2025-06-12 quant-ph
Protecting quantum entanglement from leakage and qubit errors via repetitive parity measurements
保护量子信息不受错误的影响是大规模量子计算的关键。量子纠错（QEC）将信息编码在多个量子比特的纠缠态中，并执行奇偶校验测量以识别错误而不破坏编码的信息。然而，传统的QEC不能处理来自量子位计算空间的泄漏。泄漏影响了基于捕获离子和超导电路的领先实验平台，这些平台在多层次物理系统中使用有效的量子位。我们研究了两个transmon纠缠态如何在重复的奇偶测量下演化，并演示了使用隐马尔可夫模型来检测泄漏，只使用QEC所需的奇偶测量结果的记录。我们显示了贝尔状态的稳定超过26个奇偶校验测量，通过使用后选择减轻泄漏，并使用保利帧变换校正量子比特错误。我们的泄漏识别方法计算效率高，因此与大型量子处理器中的实时泄漏跟踪和校正兼容。
2020-04-18 quant-ph
Optimal control in large open quantum systems: the case of transmon readout and reset
本文提出结合伴随态方法与反时间反向传播的可扩展低内存框架，优化 Lindblad 开放量子系统控制，并在 transmon 色散读取和全微波复位中实现保真度与速度的 2 倍提升。
2025-02-20 quant-ph
Approximations in transmon simulation
含时量子系统的经典模拟在量子控制研究中有着广泛的应用。特别是，这些模拟通常用于主机迭代最优控制算法。这对于那些过于繁重而无法在当前量子硬件的循环中运行的算法以及无法持续访问硬件的研究人员来说都很方便。然而，如果没有仔细选择用于表示系统的模型，则优化的控制协议在应用于硬件时可能会变得无用。我们提出了一系列的模型，顺序在一个层次的渐进逼近，出现在量子控制文献。通过为IBMQ云量子设备设计和基准测试控制协议，对每个模型的有效性进行了实验表征。这一结果表明，一阶微扰近似的应用引起的误差放大。此外，出现的错误，不能通过简单的幅度缩放的控制脉冲被证明在模拟中，由于一个潜在的非计算动力学的误处理。最后，模拟控制动力学的评价表明，尽管在所提出的模型的数值预测有很大的差异，发现局部最优控制协议的复杂性出现在简单的控制方案设置不变。
2021-11-19 quant-ph
Tunable Hybrid-Mode Coupler Enabling Strong Interactions between Transmons at Centimeter-Scale Distance
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理学院）；Shishan Laboratory, Nanjing University（南京大学苏州校区）；Jiangsu Key Laboratory of Quantum Information Science and Technology, Nanjing University（南京大学量子信息科学与技术江苏省重点实验室）
本文提出了一种可调混合模式耦合器，实现了厘米级transmon之间的强耦合，提高了量子连接性并支持高效的量子任务。
2025-11-13 quant-ph
Scalable nonadiabatic holonomic quantum computation on a superconducting qubit lattice
几何相位具有抗噪声的特性，是实现稳健、高保真量子门不可缺少的因素。然而，由于操作的复杂性以及编码后的量子信息在非逻辑量子比特基上的固有泄漏，使得普适非绝热完整量子计算的实验实现非常困难。在这里，我们建议实现可扩展的非绝热完整量子计算与消相干的子空间编码的二维正方形超导transmon量子比特晶格，其中只有两个身体的相互作用，从最简单的电容耦合，是需要的。同时，我们引入了量子比特频率驱动来实现相邻transmon量子比特之间的可调谐谐振耦合，从而避免了泄漏问题。此外，我们提出的数值模拟表明，高保真量子门可以得到，验证了我们的方案的鲁棒性和可扩展性的优势。因此，我们的计划提供了一个有前途的方式走向物理实现的强大和可扩展的量子计算。
2019-12-11 quant-ph
Pulse-Level Compilation of Measurement-Free Recovery in Transmon Circuits
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究提出利用transmon电路条件谱编译无测量恢复控制，在四比特重复码环中有效减缓逻辑相干性衰减并稳定逻辑一态，为可扩展量子纠错提供硬件原生方案。
2026-09-14 quant-ph
Achieving speedup in Dark Matter search experiments with a transmon-based NISQ algorithm
University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN - Milano Bicocca（意大利国家核物理研究所-米兰比可卡分部）
本研究提出基于transmon的NISQ算法，通过单个两量子比特门提升对隐藏光子混合参数ε的检测灵敏度，显著减少所需积分时间，实现暗物质搜索实验的加速。
2026-03-03 quant-ph
Active Leakage Cancellation in Single Qubit Gates
本文提出在单量子比特门中引入靠近泄漏跃迁的第二驱动音调以主动抵消主驱动泄漏，并给出参数校准测量序列，在超导 transmon 量子比特上将泄漏降至 10⁻⁵ 以下。
2025-09-26 quant-ph
Dissipation and Dephasing of Interacting Photons in Transmon Arrays
光子阵列是量子信息科学最有前途的平台之一。尽管通常被简单地认为是量子比特，但transmons本质上是量子力学的多级系统。量子比特子空间之外的更高激发态具有高保真度的实验可控性，为硬件高效的多体量子模拟、量子纠错和量子信息协议提供了重要的资源。唉，耗散和失相现象所产生的耦合到各种不可控的环境产生了实际的限制因素，他们的利用。为了详细量化这一点，我们在这里提出的主要后果单transmon耗散和移相的transmon阵列的多体动力学。我们使用微扰理论和量子轨道方法的分析方法与数值模拟，并故意考虑整个希尔伯特空间，包括更高的激发态。三个主要的非幺正过程是多体退相干、多体耗散和不同非谐流形之间的加热/冷却转变。其中，多体退相干-与多体Fock态之间的平方距离成比例-给出了观察有效幺正动力学的最严格限制。考虑到实验相关的参数，也包括不可避免的网站到网站的障碍，我们的研究结果表明，国家的最先进的transmon阵列应该准备好的任务，演示相干多体动力学使用较高的激发态。然而，更广泛地利用transmons的三元和超越量子计算要求改善其相干性。
2023-01-17 quant-ph
Analog quantum simulation of bosonic and anyonic models with flux-driven transmons
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究提出通用协议，利用电容耦合通量可调transmon晶格模拟玻色-哈伯德与任意子-哈伯德模型，经数值模拟验证可再现目标模型特征动力学。
2026-09-04 quant-ph
Suppression of measurement-induced state transitions in cosϕ-coupling transmon readout
本研究针对超导量子比特读出中测量诱导态跃迁限制读出性能的问题，采用具备宇称对称性的cosϕ耦合transmon读出方案，实现高功率下无MIST的多态单次读出，验证了该耦合的高鲁棒性。
2025-09-05 quant-ph
Optimization of the resonator-induced phase gate for superconducting qubits
谐振器诱导相位门是一种双量子位操作，其中驱动总线谐振器在量子位上诱导等效于有效$ZZ$相互作用的状态相关相移。原则上，门的色散性质为量子位参数提供了灵活性。然而，驱动器可能会导致谐振器和量子位泄漏，其物理特性无法使用现有的Jaynes-Cummings或Kerr模型完全捕获。本文采用基于约瑟夫森非线性的从头算模型来研究transmon量子比特。从头算分析与Kerr模型在弱驱动色散区捕获有效的$ZZ$相互作用方面吻合得很好。此外，然而，它揭示了许多涉及高激发量子位态的泄漏跃迁。我们分析了这种新型泄漏通道背后的物理学，展示了与特定量子比特谐振器频率碰撞的联系，并制定了一个器件参数优化计划。我们表明，这种类型的泄漏可以大大抑制使用非常弱的非谐波transmons。特别是，较弱的量子位非谐性减轻了碰撞密度和泄漏幅度，而较大的量子位频率使碰撞仅在与实验无关的大非谐性下发生。我们的工作是广泛适用于弱非谐transmon量子比特耦合到线性谐振器的物理。特别是，我们的分析确认和概括的测量引起的状态转换中指出的Sank等人。（物理评论快报。117，190503），并为强驱动谐振器诱导的相位门实现和强驱动色散量子比特测量奠定了基础。
2021-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Pontryagin's Principle for Leakage-Immune Adiabatic Quantum State Transfer
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本文基于庞特里亚金原理，提出一种考虑泄漏子空间的多能级链模型，通过优化控制脉冲抑制泄漏并保持STIRAP脉冲顺序，提升超导谐振子平台的量子态传输保真度和鲁棒性。
2026-09-15 quant-ph
Construction of new type of CNOT gate using cross-resonance pulse in the transmon-PPQ system
Hanyang University（汉阳大学）
提出在可调transmon与奇偶保护量子比特组成的超导混合系统中，通过跨共振脉冲实现保真度超过0.998的新型CNOT门，为量子计算提供新平台。
2026-06-25 quant-ph
Set of Holonomic and Protected Gates on Topological Qubits for Realistic Quantum Computer
近年来，transmons等量子位设计的保真度接近0.999。然而，即使这些器件仍然不足以实现要求优于0.9999保真度的量子纠错。拓扑保护的超导量子比特可以说是最有前景的建立一个现实的量子计算机，因为它们本质上是保护从噪声和泄漏错误发生在transmons。我们提出了一种基于$π$ -周期约瑟夫森元件和一组通用门的拓扑保护量子比特设计：保护Clifford群和高鲁棒性（具有不保真度$\sim 10^{-4}$）非离散完整相位门。量子位通过电荷（$Q$）和通量（$Φ$）偏置来控制。完整性门是通过在二维$\{Φ,Q\}$空间中沿着一条特定的闭合路径快速而精确地实现的--在该路径上，计算状态总是退化的，但Berry曲率在路径内部是局部的。这种量子位架构允许构建具有低至$10^{-4}$的泄漏和噪声引起的误差的现实可扩展的超导量子计算机，这允许利用当前可用的制造技术执行现实的纠错码。
2019-07-09 quant-ph
Protocol for generating an arbitrary quantum state of the magnetization in cavity magnonics
我们提出了一个方案，并在数值上评估产生一个任意的量子态的磁化磁铁。该协议涉及反复激励频率可调的超导transmon和通过微波腔将激励转移到磁体。为了避免衰变，协议必须比磁振子寿命短得多。通过简单地缩短脉冲来加速协议导致激发非共振泄漏到更高水平的transmon，伴随着更高的退相干。我们将讨论如何通过施加反脉冲来消除这些较高水平的激励来校正这种泄漏。在我们的协议中，最大磁振子占用高达$\sim9$和平均磁振子数高达$\sim4$的国家可以产生保真度$>0.75$。
2022-01-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unlocking a fast adiabatic CZ gate and exact residual $ZZ$ cancellation between fixed-frequency transmons using a floating tunable coupler
Rigetti Computing
本文提出了一种对称浮动可调耦合器，用于实现快速高保真度的绝热CZ门，同时精确抵消残余ZZ相互作用，通过脉冲整形技术进一步抑制非绝热误差，实验实现了24纳秒的CZ门保真度超过99.9%。
2026-11-05 quant-ph
