Realizing Rapid, High-Fidelity, Single-Shot Dispersive Readout of Superconducting Qubits
当在具有有限相干时间的物理量子比特上执行时，量子门和测量的速度是量子协议的总体保真度的决定性因素。因此，减少以高保真度区分量子比特状态所需的时间是量子信息科学中的关键目标。超导量子比特的最新读出是基于与读出谐振器的色散相互作用。在这里，我们将这种技术带到了目前的极限，并展示了系统参数的精心设计如何在不影响量子比特相干性的情况下实现快速和高保真度的测量。我们实现这一结果，通过增加色散相互作用强度，通过选择一个最佳的读出谐振腔的线宽，通过采用Purcell滤波器，并通过利用相敏参量放大。在我们的实验中，当最小化读出时间时，我们在仅48 ns内测量到98.25%的读出保真度，当最大化保真度时，在88 ns内测量到99.2%的读出保真度，主要受到7.6 us的量子位寿命的限制。所提出的方案也有望适合集成到一个多路复用读出架构。
2017-01-25 quant-ph
Photon-noise-tolerant dispersive readout of a superconducting qubit using a nonlinear Purcell filter
针对读出谐振腔残余噪声光子导致超导量子比特退相位的问题，提出非线性Purcell滤波器，在不牺牲读出性能的前提下将噪声容忍度提升3倍，结合分岔效应使测量速率再提升3倍，实现40ns脉冲下99.4%读出保真度与99.2%量子非破坏保真度。
2024-01-25 quant-ph
Exponentially Improved Dispersive Qubit Readout with Squeezed Light
本文提出将注入外部压缩与腔内压缩结合用于色散量子比特读出，可在任意测量时间内使信噪比指数级提升，并在短时测量中以两倍压缩参数进一步指数改善，为量子纠错和容错量子计算提供快速高保真读出方案。
2025-02-10 quant-ph
Dispersive readout of Majorana qubits
我们分析了基于色散耦合到谐振器的Majorana量子比特的读出方案。我们考虑两种变体的马约拉纳量子比特：马约拉纳transmon和马约拉纳盒量子比特。在这两种情况下，量子位-谐振器相互作用可以在合理的系统参数下在MHz范围内产生相当大的色散位移，从而允许高保真度的亚微秒读出。对于Majorana transmons，用于读出的光-物质相互作用明显地保持了Majorana宇称，这导致了量子非破坏（QND）读出的概念比传统的电荷量子比特更强。相比之下，马约拉纳盒量子比特仅在谐振器失谐较大的色散极限下恢复近似QND读出机制。我们还比较了色散读出纵向读出的马约拉纳盒量子比特。我们表明，后者提供了更快，更高保真度的读出合理的参数，同时具有明显的QND的额外优势，因此可能被证明是一个更好的读出机制，这些系统。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust readout of bosonic qubits in the dispersive coupling regime
高保真量子比特测量在量子计算、通信和计量学中起着至关重要的作用。在最近的实验中，已经示出了可以通过经由辅助装置执行量子位的状态的重复量子非破坏（QND）读出来提高读出保真度。对于在两级系统中编码的量子比特，这种方案的保真度受到单个错误可能破坏量子比特中的信息的事实的限制。另一方面，如果使用玻色子系统，则可以通过利用更高的水平来克服这种基本限制，使得单个错误仍然留下可区分的状态。在这项工作中，我们提出了一个强大的读出方案，适用于玻色子系统分散耦合到一个辅助，它利用重复的QND读出和更高级别的编码渐近抑制量子比特/腔弛豫和个人测量失真的影响。我们计算的测量保真度的一般实验参数，提供了一个信息理论描述的计划，并描述其应用程序的几个编码，包括猫和二项式码。
2018-08-08 quant-ph
Dark state as a measurable state by a dispersive readout without a Purcell limit
National Chung Hsing University（中兴大学）；Feng Chia University（逢甲大学）；Research Center for Critical Issues, Academia Sinica（中央研究院关键问题研究中心）；National Changhua University of Education（国立彰化师范大学）
本研究提出耦合量子系统的暗模式可通过ZZ相互作用打破量子比特-谐振器耦合增强导致色散读出优化与珀塞尔损耗增大的固有规律，其色散位移与亮态相近且无珀塞尔损耗，可实现无珀塞尔极限的色散读出测量。
2026-09-01 quant-ph
Single-photon limit of dispersive readout of a qubit with a photodetector
研究了单光子探测极限下量子比特的色散读出。单光子探针的使用避免了由于相干态的非正交性而引起的误差。在我们考虑的方案中使用了光电探测器。利用Heisenberg-Langevin方程研究了系统的动力学。我们处理的哈密顿量中的反旋转项微扰，这将导致在谐振器频率的布洛赫Siegert移动。它示出了如何这可以提高读出。在考虑反转项影响的情况下，给出了光子通过量子比特及其耦合的谐振腔的输运理论。为了计算读出对比度，我们使用两种方法。第一个忽略了量子位弛豫，并允许我们推导出一个紧凑的表达式的对比度。此外，我们得到简单的估计系统参数，以最大限度地提高对比度。第二种方法解释了量子位弛豫，这使我们能够进一步提高对比度。我们证明，对于1 $μ$ s的读出时间，可以实现一个理想的探测器和单光子源的对比度超过75%。
2020-03-30 quant-ph
A three-dimensional multimode lumped-element resonator for collective spin manipulation and dispersive readout
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理科学学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心）；Shanghai Research Center for Quantum Science and CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学、上海量子科学研究与探索中心、中国科学院量子信息与量子物理学前沿卓越创新中心）
本文提出一种三维多模式微波谐振器，实现宏观自旋集体操控与色散读取，通过几何对称性设计两个抗对称模式，以不同频率耦合至同一自旋集合，展示强耦合与非破坏性色散读取。
2026-01-09 quant-ph
Theory of the Simultaneous Transient Dispersive Readout of Multiple Spin Qubits
本文提出在量子比特退相干时通过拉普拉斯变换分离同一谐振器模式下多自旋量子比特贡献的多路复用时域色散测量范式，实现同时单次读出，硅自旋量子比特实验显示其保真度具竞争力且测量时间更优，还扩展至辅助量子比特的量子非破坏测量。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Squeezing for dispersive readout of NV magnetometer
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理工程技术学院）；P.N.Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Science（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；LLC Sensor Spin Technologies（传感器自旋技术有限责任公司）
本文针对金刚石NV磁力计色散读出系统，分析其噪声与损耗源，提出采用探测微波场压缩态的方案，可在室温下提升器件性能。
2026-08-11 quant-ph
Dispersive Qubit Readout of Temperature
本文研究利用注入外部压缩与腔内压缩提高色散量子比特读出中的温度测量精度，证明在特定低温、短时或弱输入条件下可获得指数级提升，并在多比特与热浴耦合时通过大腔损耗和弱耦合实现海森堡标度。
2024-12-18 quant-ph
A Boundary Condition Perspective on Circuit QED Dispersive Readout
University of Oxford（牛津大学）
本文从边界条件角度探讨电路量子电动力学色散读取，通过从原理推导揭示色散位移和真空Rabi分裂的物理机制，并提出通过抑制线性色散项实现宇称-only测量的方法。
2025-12-30 quant-ph
Balanced cross-Kerr coupling for superconducting qubit readout
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；CIFAR（加拿大高等研究院）
本研究提出一种基于交叉凯尔耦合的结读出方法，通过非微扰相互作用提升超导量子比特读出的保真度和速度，克服多光子过程限制，提供更灵活的频率分配方案。
2026-01-05 quant-ph
Optimal conditions for high-fidelity dispersive readout of a qubit with a photon-number-resolving detector
我们确定了一个简单而有效的方案的量子比特的色散读出的最佳参数。根据量子比特的状态（基态或激发态），腔的共振会向红侧或蓝侧移动。量子比特态是通过检测穿过腔的光子数来推断的。事实证明，这种检测比仅检测光子的存在或不存在提供了更好的测量保真度。我们表明，辐射腔的任何一个频率，它转移到一个次优的测量结果。探测光子的最佳频率被确定，以及位移与谐振器泄漏的最佳比率。它示出，以最大限度地提高一个长期的测量的保真度，它是足够的，以使用优化的光子计数中的信噪比的参数。在该方案的各种物理实现中，对于单次测量可以达到99%的保真度。
2019-12-08 quant-ph
Dispersive readout with two orthogonal modes of a dielectric cavity
Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；P.N. Lebedev Institute RAS（列别捷夫物理研究所）；LLC Sensor Spin Technologies（传感器自旋技术有限公司）；National Research Nuclear University “MEPhI”（国立研究核子大学“莫斯科工程物理学院”）；LLC Velman（韦尔曼有限公司）；B.I. Stepanov Institute of Physics NASB（白俄罗斯国家科学院B.I.斯特潘诺夫物理研究所）
本文提出利用介电谐振腔的两种正交模式提升磁强计灵敏度，通过色散读出方法改进磁强计性能。
2025-12-08 physics.ins-det quant-ph
Dispersive Readout of Room Temperature Spin Qubits
我们展示了在室温下，在高质量的介质微波谐振器中，氮空位中心系综自旋的色散读出。自旋状态是从探测谐振器的微波信号的反射相位推断的。的自旋状态的时间相关的跟踪证明，并用于测量T1弛豫时间的自旋系综。色散读出提供了一个微波接口的固态自旋，翻译成微波相移的自旋信号。我们估计，它的灵敏度可以优于光学读出方案，由于在相位测量中可实现的高精度。此外，该方案适用于光学非活性自旋缺陷，并且它是非破坏性的，这使得它对光学读出的几个系统误差不敏感，并且能够使用量子反馈。
2020-03-17 physics.app-ph quant-ph
Torque-induced dispersive readout in a weakly coupled hybrid system
提出了一种色散区弱耦合量子比特的量子态读出机制。该混合系统由微波腔中的铁磁绝缘体和超导量子比特组成。测量灵敏度的提高是通过对铁磁绝缘体磁化施加转矩来实现的，这补偿了导致异常点的系统阻尼。所提出的机制允许通过腔的传输或磁性材料的FMR信号来测量量子比特状态。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive Readout of a Few-Electron Double Quantum Dot with Fast rf Gate-Sensors
我们报道了利用原位栅电极作为灵敏探测器，在少电子区实现了双量子点电荷态的色散读出。我们基准此门检测技术对完善的量子点接触（QPC）电荷检测器，并发现相当的性能与10 MHz的带宽和6.3 × 10-3 e/ \sqrt Hz的等效电荷灵敏度。色散栅传感减轻了量子点系统中单独的电荷检测器的负担，并有望在按比例放大的阵列中实现量子位的读出。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rapid high-fidelity multiplexed readout of superconducting qubits
量子位读出的持续时间和保真度是量子信息处理中的应用的关键因素，因为它限制了在测量之后重新使用量子位或基于测量结果应用反馈的算法的保真度。在这里，我们提出了一个单一的1.2 GHz宽的读出通道中的五个量子位的快速多路复用读出。使用80 ns的读出脉冲长度和填充读出谐振器小于250 ns，我们发现五个测量的量子位的平均正确分配概率为$97\%$。单个读出误差与同时测量量子位时发现的误差之间的差异在$1\%$范围内。我们采用单独的Purcell滤波器为每个读出谐振器，以抑制非谐振驱动，我们的特点是对无意中测量的量子位施加的失相。我们期望这里提出的读出方案对于多量子比特量子处理器中单个量子比特的选择性读出特别有用。
2018-01-24 quant-ph
Improved superconducting qubit state readout by path interference
高保真度的Single Shot量子比特态读出对于许多量子信息处理协议是必不可少的。在超导量子线路中，量子比特的状态通常是通过检测微波腔的色散频移来确定的。在本文中，我们演示了使用的透射和反射信号之间的建设性干涉，以优化量子比特的状态读出，我们发现一个更好的解决状态歧视和提高量子比特读出保真度。作为一种简单方便的方法，我们的方案可以与其他基于腔光子态鉴别的量子比特读出方法相结合，进一步提高量子比特态的读出。
2021-11-01 quant-ph
Modeling and Experimental Validation of the Intrinsic SNR in Spin Qubit Gate-Based Readout and Its Impacts on Readout Electronics
本研究针对半导体自旋量子比特的RF栅极读出场景，提出考虑量子力学特性的读出模型与理论分析框架，经实验验证有效，可优化读出链路，实现更快更低功耗的集成低温电子学读出系统。
2023-12-14 quant-ph
A Simulation Methodology for Superconducting Qubit Readout Fidelity
本文提出一种基于Matlab和Ansys HFSS的超导量子比特读取保真度仿真方法，实现读取路径协同优化，预测结果与实验吻合，发现降低7dB功率或缩窄40%脉冲宽度仍能保持高保真度。
2022-07-18 quant-ph
Readout-induced suppression and enhancement of superconducting qubit lifetimes
该研究揭示了超导量子比特读出期间寿命退化源于反Zeno效应，通过磁通可调量子比特和自洽主方程准确预测寿命变化，并可控展示了Zeno和反Zeno效应导致的寿命抑制与增强。
2023-05-17 quant-ph
Ultra-dispersive resonator readout of a quantum-dot qubit using longitudinal coupling
本文通过纵向耦合机制，在量子比特与谐振器频率失谐约10 GHz的超色散区域中，成功实现了对量子点混合量子比特的读出，展示了纵向耦合在半导体量子比特运行中的潜力。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Markovian qubit decoherence during dispersive readout
我们研究了广义色散读出下的量子比特退相干，即，我们研究了一个耦合到谐振驱动耗散谐振子的量子比特。我们提供了一个完整的图片，允许任意大的量子位振荡器失谐，并考虑耦合到振荡器坐标的平方，这是相关的通量量子位。退相干时间的分析结果得到的量子位振荡器的哈密顿量的色散框架和随后的主方程处理超出马尔可夫极限的变换。我们预测从马尔可夫衰变到高斯形状的衰变的交叉。我们的结果证实了完整的量子位振荡器主方程在原始框架的数值解。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive CQED interactions between matter qubits and bright squeezed light
研究了高Q腔中物质量子比特与明亮压缩光场的色散相互作用。数值模拟结果表明，利用明亮压缩光通过色散光-物质相互作用获得一定相移的操作比明亮相干光具有更高的保真度。
2008-04-06 quant-ph
Ideal Quantum Nondemolition Readout of a Flux Qubit Without Purcell Limitations
在量子计算中，基于Rabi模型的大失谐色散耦合被广泛用于量子非破坏（QND）量子比特读出。然而，测量速度和保真度通常受到Purcell效应的显著限制，即：Purcell衰变，临界光子数和依赖于量子位的克尔非线性。为了避免这些影响，我们提出了如何实现一个理想的QND读出的梯度通量量子比特与可调间隙通过其非微扰色散耦合（NPDC）的频率可调测量谐振器。我们表明，这种基于NPDC的读出机制是免费的偶极场相互作用，量子比特QND测量不恶化腔内光子。量子位读出速度和保真度都可以\emph{avoid the Purcell limitations}。此外，NPDC可以方便地打开和关闭通过外部控制通量。我们将展示如何将此建议扩展到多量子位架构的联合量子位读出。
2019-12-17 quant-ph
Dispersive qubit readout with machine learning
开放量子系统可以经历耗散相变，并且它们的临界行为可以在传感应用中被利用。例如，它可以用于增强超导量子比特读出测量的保真度，这是创建可靠量子硬件的核心问题。最近引入的测量协议，称为"临界参数量子传感“，使用参数（双光子驱动）克尔谐振器的驱动耗散相变，以达到99.9\%的单量子位检测保真度[arXiv：2107.04503]。在这项工作中，我们通过使用基于机器学习的分类算法来改进以前的协议，以\textit{efficiently and rapidly}从这个关键的动态中提取信息，到目前为止，这一直被忽视，只关注静态属性。这些分类算法被施加到弱量子测量（零差检测）的电路QED实现耦合到超导量子比特的克尔谐振器的时间序列数据。这展示了机器学习方法如何在关键的开放量子系统中实现更快、更可靠的测量协议。
2021-12-10 quant-ph
Scalable simultaneous multi-qubit readout with 99.99% single-shot fidelity
我们描述了单次读出的捕获离子多量子位寄存器使用空间和时间分辨相机检测。对于单个量子位，我们在400 us曝光时间内测量到0.9（3）x10 ^{-4}读出误差，受量子位衰变寿命的限制。对于四量子位寄存器（"量子字节"），我们测量到每个量子位的额外误差仅为0.1（1）x10 ^{-4}，尽管相邻量子位之间存在4%的光学串扰。对串扰的研究表明，该方法可以在密度<1量子比特/μ m^2的情况下扩展到约10000个量子比特，读出时间约为1 μ s/量子比特，保真度损失可以忽略不计。
2010-04-07 quant-ph
Sub-microsecond high-fidelity dispersive readout of a spin qubit with squeezed photons
针对电子自旋量子比特快速读取难题，提出用位移压缩真空态光子进行色散读取，在低强度下实现亚微秒级、99%以上保真度的非破坏性测量，助力量子纠错与通用量子计算。
2023-12-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gated conditional displacement readout of superconducting qubits
我们已经实现了超导量子比特和读出腔之间的一种新的相互作用，这种相互作用导致腔中相干态的位移，条件是量子比特的状态。当它到达腔跟随相敏放大器时，这种条件状态与其测量的可观测值相匹配，即同相正交。在几个量子位耦合到同一个读出谐振器的设置中，我们表明可以用其他量子位的最小失相来测量目标量子位的状态。我们的研究结果为超导量子比特的快速读出和玻色子量子纠错码的实现提供了新的方向。
2018-09-18 quant-ph
Optimizing Pump Conditions of Parametric Amplifiers for Fast Multiplexed Readout of Superconducting Qubits
Quantum Machines Inc.（量子机器公司）；IQCC（以色列量子计算中心）；SKKU Advanced Institute of Nanotechnology, Sungkyunkwan University（成均馆大学SKKU纳米技术高等研究院）；Department of Quantum Information Engineering, Sungkyunkwan University（成均馆大学量子信息工程系）
提出针对快速复用读取优化参量放大器泵浦条件的策略，通过最大化限制性量子比特的信噪比提升来最小化总复用读取时间，实验验证将读取时间减少320纳秒。
2026-06-23 quant-ph
Non-demolition fluorescence readout and high-fidelity unconditional reset of a fluxonium qubit via dissipation engineering
本文提出无谐振器的耗散工程方案，利用平面滤波器和读出跃迁选择，实现 fluxonium 量子比特的非破坏荧光读出及快速、高保真、全微波无条件重置。
2025-04-22 quant-ph
Ultrafast Superconducting Qubit Readout with the Quarton Coupler
本文提出利用 quarton 耦合器实现 transmon 量子比特与读出谐振器间大于 250 MHz 的交叉克尔耦合，将超导量子比特读出时间缩短至 5 ns，并保持超过 99% 的读出与 QND 保真度。
2024-02-24 quant-ph
Readout-induced leakage of the fluxonium qubit
该研究通过实验探讨了磁通量子比特中的非QND效应，发现共振子光子会诱导量子比特状态的转变，并通过数值建模揭示了高激发态和外部偶发模式耦合的作用。
2025-12-16 quant-ph
Qubit-oscillator dynamics in the dispersive regime: analytical theory beyond rotating-wave approximation
本文将Jaynes-Cummings模型的色散理论推广到二能级系统与谐振腔之间的耦合。当失谐量足够大时，我们将非RWA哈密顿量对角化，并讨论了与已知RWA结果的差异。我们的研究结果扩展了色散量子比特读出是可能的制度。如果几个量子比特耦合到一个谐振器，一个有效的伊辛型量子比特-量子比特相互作用出现，而RWA导致各向同性的相互作用。这影响了量子比特的纠缠特性。
2009-07-20 quant-ph
Parity measurement of remote qubits using dispersive coupling and photodetection
宇称测量是许多纠缠产生和量子纠错方案的关键步骤。我们提出了一种用于两个远程量子比特的非破坏性奇偶校验测量的协议，即，没有直接相互作用的宏观分离的量子位。量子比特被分散地耦合到单独的谐振器，谐振器辐射到共享的光电探测器。该方案是确定性的意义上说，没有基本的成功概率的约束。与以前的建议相比，我们的协议解决了数字分辨光电探测器可用，但量子位谐振器耦合是时间无关的，只有色散的情况。
2015-10-07 quant-ph
Enhancing qubit readout fidelity with two-mode squeezing of the coherent measurement signal
IBM Quantum, IBM Research Center（IBM量子，IBM研究中心）
本文提出通过同时测量双模压缩态和相干组合提升量子比特读取保真度，适用于高频放大器和噪声抑制场景。
2026-03-16 quant-ph
Improving Qubit Readout with Hidden Markov Models
我们展示了模式识别算法通过隐马尔可夫模型（HMM）的量子比特读出的应用。该方案提供了一种能够检测量子位状态转换的状态路径轨迹方法，并且与多变量高斯（MVG）或支持向量机（SVM）方案相比，该方案具有更高的起始状态分配保真度。因此，该方法还消除了当前方案中依赖于量子位的读出时间优化要求。使用HMM状态估计，我们达到理想的极限的概率。无监督学习提供了对转移矩阵、先验和IQ分布的访问，为研究强投影读出期间的量子比特状态动力学提供了工具箱。
2020-10-31 quant-ph
Optimal fast single pulse readout of qubits
在一维薛定谔方程的框架下，对磁通偏置相位量子比特的单脉冲读出过程进行了计算机模拟。结果表明，通过选择最佳的脉冲宽度和势阱深度，可以使读出误差最小化，从而使2ns和12ns正弦脉冲的保真度分别达到0.94和0.965。
2009-08-19 quant-ph
Transmon qubit readout fidelity at the threshold for quantum error correction without a quantum-limited amplifier
提出一种无量子极限放大器的超导量子比特读出方案，结合shelving技术与双音激发，并利用机器学习后处理，在140ns读出时间内实现了99.5%的双态和96.9%的三态分配保真度，达到量子纠错阈值。
2022-08-11 quant-ph
A comparison of different master equations for driven-dissipative dynamics in composite quantum systems: Dispersive readout in structured electromagnetic environments
Sorbonne Université（索邦大学）；Institut des NanoSciences de Paris（巴黎纳米科学研究所）；LPENS, Département de Physique, École Normale Supérieure, Centre Automatique et Systèmes (CAS), MINES ParisTech, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS, Inria（物理与能源环境研究实验室，巴黎高等师范学院，自动系统与中央研究院，国立巴黎高等矿业学校，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心，法国国家信息与自动化研究所）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本文通过微观Bloch-Redfield方法比较了Lindblad和Redfield主方程在驱动-耗散量子比特-谐振子系统中的差异，揭示了无驱动时衰减率的定量不同以及驱动强度下时间相关Redfield耗散器的定性新行为，并研究了结构化谱密度中驱动对测量诱导弛豫的抑制。
2026-05-28 quant-ph
Catch-Disperse-Release Readout for Superconducting Qubits
我们分析了一个单次读出超导量子比特通过控制捕获，分散和释放的微波场。可调谐耦合器用于在色散量子位-谐振器相互作用期间将微波谐振器与传输线解耦，从而避免来自Purcell效应的阻尼。我们表明，如果量子比特的频率调谐是足够绝热的，一个快速的高保真量子比特读出是可能的，即使在强非线性色散制度。有趣的是，Jaynes-Cummings非线性导致了标准量子极限以下的谐振腔场的正交压缩，导致测量误差的显着降低。
2013-06-16 quant-ph
Improved readout of qubit-coupled Gottesman-Kitaev-Preskill states
谐振子中量子比特的Gottesman-Kitaev-Preskill编码是实现容错量子计算的一个有前途的基础。最近，这种编码首次在实验上证明了在捕获离子和超导电路系统。然而，这些系统缺乏一些高斯运算，这些运算对于有效地操纵编码的量子比特至关重要。特别地，零差检测（其是用于读出编码量子位的优选方法）不容易获得，严重限制了读出保真度。在这里，我们提出了一种替代的读出策略设计的量子位耦合系统。我们的方法可以提高读出保真度与几个数量级的系统，令人惊讶的是，甚至超过了零差检测的保真度在低压缩制度。
2020-08-24 quant-ph
Qubit readouts enabled by qubit cloaking
本文基于量子比特隐身技术，提出两种互补的量子比特读取方案，在不改动标准电路QED架构的前提下，可在多种参数条件下实现优于标准色散读取的性能。
2023-11-08 quant-ph
Sequential dispersive measurement of a superconducting qubit
我们提出了一种超导装置，实现了一个transmon量子比特的顺序测量。该器件可根据需要打开和关闭与测量通道的耦合，从而禁用色散读出的常见限制，例如Purcell效应或腔模中的瞬态。量子位测量通过加载耦合到量子位的读出谐振器开始。在损耗可忽略的最佳相互作用时间之后，微波泵浦通过上转换将读出模式的内容释放到测量线中，特征时间低至10 ns，这比读出谐振器的寿命短400倍。释放场正交的直接测量证明了在$220~\mathrm{ns}$的总测量时间内$97.5~\%$的读出保真度。读出模式的维格纳层析成像允许我们表征读出模式的非高斯性质及其动态。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast high fidelity quantum non-demolition qubit readout via a non-perturbative cross-Kerr coupling
量子比特读出是任何量子信息处理器不可缺少的组成部分。在这项工作中，我们通过实验证明了transmon和极化子模式之间的非微扰交叉克尔耦合，这使得能够改进超导量子位的量子非破坏（QND）读出。新机制在色散近似下使用与标准QND量子比特读出相同的实验技术，但由于其非微扰性质，它最大限度地提高了读出的速度，单次保真度和QND特性。此外，它还可以最大限度地减少不需要的衰减通道的影响，例如Purcell效应。我们观察到的单次发射读出保真度为97.4%的短50纳秒脉冲，我们量化的QND-ness为99%的长测量脉冲与重复的单次发射读出。
2020-02-27 quant-ph
Dispersive readout scheme for a Josephson phase qubit
我们提出了一个色散方案读出约瑟夫森相位量子比特的实验结果。一个电容并联的dc-SQUID被用作电感耦合到量子比特的非线性谐振器。我们通过测量从SQUID谐振器反射的微波脉冲的幅度和相位来检测量子比特的通量状态。通过这种低耗散的方法，我们将量子位状态测量时间减少到25微秒，这比使用通过将SQUID切换到其非零直流电压状态来执行的常规读出快得多。所演示的读出方案允许通过采用频分复用使用单个微波线读出多个量子比特。
2010-10-05 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Multiplexed Readout of Superconducting Qubits Using a 3D Re-entrant Cavity Filter
提出一种3D重入腔滤波器用于超导量子比特频率多路复用读出，其平面外电容耦合设计可扩展至大规模阵列，兼具大线宽带通与固有Purcell滤波功能，并在四量子比特器件上完成验证。
2024-12-20 quant-ph
Fast multiplexed superconducting qubit readout with intrinsic Purcell filtering
本文提出电容与电感同时耦合的紧凑陷波滤波电路，通过相消干涉实现本征Purcell滤波，在42 MHz线宽下完成四量子比特56 ns同时读出，平均赋值保真度达99.77%。
2024-09-11 quant-ph
Syndrome-Resolved Decoding of Qubit Readout Errors
École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文针对超导量子比特读出错误无法被传统指标解析的问题，提出读出错误解码器（RED），可识别限制读出性能的错误通道，为量子比特读出优化提供基础。
2026-10-16 quant-ph
Coherent Feedback Improved Qubit Initialization in the Dispersive Regime
通过零差检测来自色散耦合微波谐振器的输出信号来读出超导量子比特的状态是电路量子电动力学中的常见技术，并且通常被称为量子非破坏（QND），直到与色散近似相同的近似阶数。然而，在这项工作中，我们表明，只有在无限的测量时间的限制是这个协议QND，因为在量子比特腔系统中形成的修饰相干态应用于量子比特状态的有效旋转。我们展示了如何通过相干操作来纠正这种旋转，从而通过测量和相干反馈改进量子位初始化。
2015-06-17 quant-ph
Kinetic Inductance Traveling Wave Amplifiers For Multiplexed Qubit Readout
描述了一种适用于超导量子信息测量的动力学电感行波放大器，并对其宽带散射和噪声特性进行了表征。我们使用机械微波开关校准放大器的四个散射参数的设备输入和输出连接器在稀释冰箱的基础温度和可调温度负载表征放大器的噪声。最后，我们展示了两个超导transmon量子比特的高保真同时色散读出。KIT放大器提供了两个读出音调的低噪声放大，读出精度为83%和89%，对量子比特寿命和相干性的影响可以忽略不计。
2018-11-27 quant-ph
Single-shot readout of a driven hybrid qubit in a GaAs double quantum dot
我们报道了一种基于单次激发的GaAs双量子点中三个电子形成的半导体混合量子比特的投影读出。量子位操作和读出条件之间的电压控制的绝热转变允许量子态的高保真映射。我们表明，在弛豫时间与隧穿时间（~ 50）和单重态-三重态分裂与热能（~ 20）的大比例允许能量选择性隧穿为基础的自旋-电荷转换与读出可见度~ 92.6%。结合交流驱动，我们证明了高可见度的相干拉比和拉姆齐振荡的混合量子位在GaAs中。此外，我们讨论了在其他材料，包括硅中使用的方法的一般性。
2021-06-26 quant-ph
