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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
High-fidelity readout of trapped-ion qubits
我们证明了单次量子比特读出的保真度足以容错量子计算，两种类型的量子比特存储在单个捕获的钙离子。对于存储在40 Ca+的（4S_1/2，3D_5/2）能级上的光学量子比特，使用时间分辨光子计数，我们在一百万次试验中获得了99.991（1）%的平均读出保真度。自适应测量技术允许在145 us的平均检测时间内达到99.99%的保真度。对于43 Ca+长寿命4S_1/2（F=3，F=4）子能级中的超精细量子比特，我们提出并实现了一种简单而稳健的光抽运方案，将超精细量子比特转换为光学量子比特，在10 μ s内理论保真度达到99.95%。实验上，我们实现了99.77（3）%的净读出保真度，推断传输操作的保真度至少为99.87（4）%。
2008-04-22 quant-ph
Flux Qubit Readout in the Persistent Current Basis at arbitrary Bias Points
常见的通量量子位读出方案是量子位主导的，这意味着它们在量子位的能量本征基中测量。对于不同的应用，需要在不同于能量本征基的基中进行测量。在这里，我们提出了一个间接的测量协议，这是检测器为主，而不是量子比特为主，产生一个投影测量的持续电流的基础上，任意偏置点。我们表明，与我们的设置，它是可能的，在持续电流的基础上，在所有的磁通偏置点的量子非爆破测量（QND）的结晶度达到几乎100%。
2020-01-23 quant-ph
The Pound-Drever-Hall Method for Superconducting-Qubit Readout
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Joint Quantum Institute, NIST/University of Maryland, College Park（联合量子研究所，美国国家标准与技术研究院/马里兰大学帕克分校）；DEVCOM Army Research Laboratory（DEVCOM陆军研究实验室）；Maryland Quantum Materials Center, Department of Physics, University of Maryland, College Park（马里兰量子材料中心，物理学系，马里兰大学帕克分校）
提出基于多音自相位参考Pound-Drever-Hall技术的超稳定超导量子比特读取方法，通过室温外差检测实现单次读取，对微波相位漂移不敏感，相位稳定性达0.73度/2小时，且边带不会引起测量诱导态跃迁，信号增强至少14 dB。
2026-06-12 quant-ph
Fast, high-fidelity Transmon readout with intrinsic Purcell protection via nonperturbative cross-Kerr coupling
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）
通过非微扰交叉库珀耦合实现高保真度Transmon量子比特读取，无需外部滤波器，提升读取速度和保真度。
2026-01-08 quant-ph
Readout-induced degradation of transmon lifetimes: interplay of TLSs and qubit spectral reshaping
Amazon Center for Quantum Computing（亚马逊量子计算中心）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）；Racah Institute of Physics, The Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所）；Institute for Quantum Information and Matter, California Institute of Technology（加州理工学院量子信息与物质研究所）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）
研究揭示了读出过程通过TLSs和量子比特频谱重塑导致寿命退化，提出在共振器频率驱动下可优化读出协议。
2026-09-21 quant-ph
High fidelity optical readout of a nuclear spin qubit in Silicon Carbide
本研究针对量子比特的量子态读出需求，基于重复读出技术实现了碳化硅中V2色心核自旋的高保真度读出（最高99.5%），完成核自旋初始化与振荡观测，并将其用作长寿命存储器应用于弱耦合自旋浴量子传感。
2024-03-08 quant-ph
System Characterization of Dispersive Readout in Superconducting Qubits
本研究提出两种低校准需求的自动化协议，可表征超导量子比特色散读出的关键参数与系统效率，验证了基于提取参数的模型对54量子比特器件读出信噪比的预测误差在10%以内。
2024-02-01 quant-ph
Categorizing Readout Error Correlations on Near Term Quantum Computers
读出误差是近期量子计算机的重要噪声源。已经提出了各种方法来使用经典的后处理来减轻这些误差。对于具有$n$量子位的系统，整个读出误差分布由$2^n\times 2^n$矩阵指定。最近的建议，使用次指数近似依赖于小和/或短程误差相关性。在本文中，我们介绍和展示了一种方法来分类和量化多量子位读出误差的相关性。两种不同类型的误差相关性被认为是：一个给定的量子位的测量附近的“旁观者”量子位的状态的敏感性，和测量算子协方差。我们在IBMQ量子计算机上部署了这种方法，发现与IBMQ Melbourne（15个量子位）和IBMQ Manhattan（65个量子位）上的单量子位读出错误相比，错误相关性确实很小，但IBMQ Melbourne上的相关性是长程的，并且不会随着量子位间距离而衰减。
2021-04-09 quant-ph
Efficient characterization of quantum nondemolition qubit readout
本文研究了量子比特测量性能的定量表征。特别地，量子非破坏（QND）读出的量子比特的反作用回避性质完全量化的量子迹距离。只有计算基态是必须考虑的。最重要的是，我们提出了一个实验上有效的方法来评估的QND保真度的基础上的经典的轨迹距离，它使用了一个实验方案，两个连续的测量。测量的三个关键量化指标，即，QND保真度，读出保真度，和投影，可以直接从相同的实验方案。此外，我们还提出了这三个因素之间的关系。超导量子比特色散读出的理论模拟结果表明了所提出的QND保真度的有效性。测量性能的有效量化对于测量仪器的诊断、性能改进和设计具有重要的现实意义。
2022-08-13 quant-ph
Fast readout and reset of a superconducting qubit coupled to a resonator with an intrinsic Purcell filter
将谐振器耦合到超导量子位使得能够对量子位进行各种操作，包括色散读出和无条件重置。这些操作的速度受到谐振器的外部衰减速率的限制。然而，增加衰减速率也增加了经由谐振器的量子比特衰减速率，从而限制了量子比特寿命。在这里，我们证明了谐振器介导的量子比特衰减可以通过利用谐振器的分布元件，多模性质来抑制。我们表明，抑制超过两个数量级的带宽为600 MHz。我们使用这种“固有的Purcell过滤器”，以证明一个40 ns的读出与99.1%的保真度和100 ns的复位与剩余激励小于1.7%。
2022-04-09 quant-ph
Enhancing Dispersive Readout of Superconducting Qubits Through Dynamic Control of the Dispersive Shift: Experiment and Theory
该研究通过动态减小超导量子比特与读取谐振器失谐、增大色散频移并加倍读取模式线宽，在100 ns内实现0.25%的两态读取错误和近四倍信噪比提升。
2023-07-15 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
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
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
Implementation and readout of maximally entangled two-qubit gates quantum circuits in a superconducting quantum processor
本文在基于 transmon 的 5 比特超导量子处理器上，比较了从单比特到最大纠缠 Bell 电路的性能，提出并验证了“乘积读出概率”和“条件读出概率”两种读出范式，以优化量子算法的输出解释。
2025-03-31 quant-ph
Qubit Readout Error Mitigation with Bit-flip Averaging
量子计算机正变得越来越容易获得，并且可能很快就会在有用的任务中超越经典计算机。然而，量子位读出错误仍然是在当前设备上运行量子算法的一个重大障碍。我们提出了一个方案，以更有效地减轻量子硬件上的这些错误，并在数值上表明，我们的方法始终优于以前的缓解方案。我们的方案消除了读出误差中的偏差，从而允许用少得多的校准测量来建立一般的误差模型。具体地，对于读出$n$ -量子位，我们示出了校准测量的数量的$2^n$减少的因子，而不牺牲补偿相关误差的能力。我们的方法可以与其他缓解方法相结合并简化，即使对于大量的量子位也可以进行易于处理的缓解。
2021-09-28 quant-ph
High fidelity single-shot readout of a transmon qubit using a SLUG μwave amplifier
我们报告高保真，量子非破坏，单次读出的超导transmon量子比特使用直流偏置超导低电感波动电流计（SLUG）放大器。与裸HEMT放大器相比，SLUG在20 MHz窗口内将系统信噪比提高了7 dB。使用遗传搜索算法选择最佳腔驱动脉冲，导致最大组合读出和制备保真度为91.9%，测量时间Tmeas = 200ns。采用后选择技术消除了加热引起的制备误差，实现了94.3%的制备和读出保真度。
2014-01-21 quant-ph
Single-Shot Readout of a Superconducting Qubit Using a Thermal Detector
本研究利用超灵敏测辐射热计替代参量放大器，实验演示了超导量子比特单次读出，在13.9 μs读出时间下实现0.618保真度，为解决量子比特扩展性限制提供了新方案。
2023-04-13 quant-ph
Machine learning assisted readout of trapped-ion qubits
我们使用机器学习技术减少量子计算机中的测量误差。我们利用一个简单而通用的神经网络来分类多量子位量子态，这是使用实验数据进行训练。这种灵活的方法允许在对底层网络架构进行最小修改的情况下合并任何数量的数据特征。我们通过实验说明了这种方法在读出捕获离子量子位使用额外的空间和时间的数据特征。使用这种神经网络分类器，我们有效地处理量子比特读出串扰，导致在检测误差比传统的阈值方法的30%的改善。我们的方法不依赖于系统的具体细节，可以很容易地推广到其他量子计算平台。
2018-05-01 quant-ph
General method for extracting the quantum efficiency of dispersive qubit readout in circuit QED
我们提出并证明了一个通用的三步方法，用于提取电路QED中色散量子比特读出的量子效率。我们使用主动耗尽测量后的光子和两个正交的最佳积分权重函数，以最大限度地提高非稳态零差测量的信噪比。我们推导出解析和实验证明，该方法鲁棒地提取的量子效率在线性制度的任意读出条件。我们使用已证明的方法来最佳地偏置约瑟夫森行波参量放大器，并量化不同的读出放大链中的噪声贡献。
2018-04-05 quant-ph
Ancilla mediated qubit readout and heralded entanglement between rare-earth dopant ions in crystals
由于稀土离子的长激发态寿命，晶体中的稀土离子在量子应用中得到了广泛的应用。为了允许单个离子的量子比特状态的光学读出，我们建议用具有较短辐射寿命的附加附近辅助离子掺杂晶体。我们展示了贝叶斯分析如何从辅助离子的光信号中耗尽关于量子比特状态的信息。我们研究了非相干过程的影响，并提出了减少其对读出的影响的方法。最后，我们将该架构扩展到驻留在两个远程腔中的离子，并且我们展示了如何连续监测来自两个辅助离子的荧光信号导致量子位离子的纠缠。
2021-03-26 quant-ph
Quantum theory of a bandpass Purcell filter for qubit readout
超导transmon和Xmon量子比特的读出保真度部分地受到通过谐振器进入传输线的量子比特能量弛豫的限制，这也被称为珀塞尔效应。抑制这种能量弛豫的一种方法是采用滤波器，该滤波器阻止量子比特频率下的微波传播。本文对E.杰弗里\textit{et al} [物理学]修订版本\ Lett. 112，190504（2014）]。对于典型的实验参数，带通滤波器抑制量子比特弛豫速率高达两个数量级，同时保持相同的测量速率。我们还表明，在微波驱动的存在下，量子比特的弛豫率进一步降低，随着驱动强度的增加。
2015-07-22 quant-ph
Directional emission of a readout resonator for qubit measurement
本研究提出基于全通谐振器的超导量子比特定向发射色散读出方案，解决传统方案故意失配带来的可扩展性问题，实验验证了低插入损耗与高读出保真度，为量子计算机可扩展架构提供新思路。
2024-09-17 quant-ph
Noise reduction in qubit readout with a two-mode squeezed interferometer
针对相干光量子比特读出受真空涨落限制的问题，提出基于双JPC非平衡双模压缩干涉仪的测量方法，实现投影读出功率信噪比提升31%，并发现弱测量中非投影调谐可提高量子效率，为远程纠缠提供可能。
2022-05-18 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
Millimeter Wave Readout of a Superconducting Qubit
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；University of Waterloo（滑铁卢大学）
研究利用毫米波与transmon量子比特的相互作用，通过大频率差抑制驱动引起的非期望态跃迁，实现高保真度量子比特读取。
2026-11-02 quant-ph
Noise-Resistant Quantum State Compression Readout
量子比特测量是最容易出错的操作，它会降低近期量子器件的性能，而读出保真度的指数衰减严重阻碍了大规模量子信息处理的发展。鉴于这些缺点，我们提出了一种量子态读出方法，命名为\textit{compression readout}，通过将量子态压缩成单个量子位进行测量，自然避免了大的多量子位测量误差。我们的方法在精度方面通常优于直接测量，并且优势随着系统尺寸而增长。此外，由于仅执行一个量子位测量，因此我们的方法仅需要对一个量子位进行精细的读出校准，并且没有相关的测量误差，这大大减少了对设备校准的需求。这些优点表明，我们的方法可以立即提高近期量子器件的读出性能，将大大有利于大规模量子计算的发展。
2022-09-30 quant-ph
Flexible Readout and Unconditional Reset for Superconducting Multi-Qubit Processors with Tunable Purcell Filters
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北京国家实验室）；School of Physics, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理学院）
本文提出了一种利用可调普尔曼滤波器实现超导多量子比特处理器灵活读出与无条件重置的架构，实现了高保真度读出和快速重置，同时抑制光子噪声与退相干。
2025-07-17 quant-ph
Qubit-Initialisation and Readout with Finite Coherent Amplitudes in Cavity QED
研究了腔中二能级原子量子比特的任意态到有限振幅相干态腔场的幺正转移。这种转移可以用来提供一个有效的读出测量的原子上的光场的后续测量或作为一种方法，用于初始化一个固定的原子状态-所谓的“吸引子状态”，研究以前的情况下，一个无限强的腔场。我们表明，通过适当调整相干振幅和演化时间，量子比特将其所有信息转移到场，获得与初始状态无关的高纯度的选择状态。
2010-06-04 quant-ph
Single-shot optical readout of a quantum bit using cavity quantum electrodynamics
提出了一种利用腔量子电动力学实现量子比特单次光学读出的方法。我们选择性地将与不同量子比特基态相关的光学跃迁耦合到腔中，并利用腔transmittance的变化来产生由许多光子组成的量子比特读出信号。我们表明，这种方法即使在量子位没有标准共振荧光测量所需的良好循环跃迁时，也可以实现单次光学读出。我们计算的概率，测量检测到正确的自旋状态使用的例子，在各种实验条件下的量子点自旋，并证明它可以超过0.99。
2016-02-13 quant-ph
Optimal signal processing for continuous qubit readout
量子二能级系统或现代术语中的量子位的测量通常涉及与量子位相互作用的电磁场，然后连续测量场并从噪声场测量中推断量子位状态。在测量期间，量子位可能经历自发跃迁，进一步使观察者看不到初始量子位状态。利用随机检测理论中的一些众所周知的技术，在这里，我们提出了一种新的信号处理协议，可以在存在噪声和量子比特动态的情况下从测量中最优地推断出初始量子比特状态。假设连续的量子非爆破测量与高斯或泊松噪声和一个经典的马尔可夫模型的量子位，我们推导出解析解的协议在一些特殊情况下的利益使用伊藤演算。我们的方法适用于多假设检验的强大的量子比特读出和相关的实验量子比特在超导微波电路，囚禁离子，氮空位中心的金刚石，半导体量子点，或硅中的磷施主。
2014-08-06 quant-ph
Flux-pulse-assisted Readout of a Fluxonium Qubit
本文提出利用fluxonium量子比特在大色散频移磁通偏置点进行通量脉冲辅助读出，理论模拟显示该方案在155 ns积分时间内将信噪比提升约5倍，并给出可实现该方案的合理能量参数。
2024-08-02 quant-ph
Deep Neural Network Discrimination of Multiplexed Superconducting Qubit States
要证明量子计算的优势，需要对多量子比特系统进行高保真控制和读出。随着系统规模的增加，多路复用量子位读出成为限制资源开销增长的实际需要。许多当代量子位态鉴别器假定单量子位操作条件或需要相当大的计算工作量，限制了其潜在的可扩展性。在这里，我们提出了使用神经网络作为状态鉴别器的多量子比特读出。我们比较我们的方法与当代的量子设备上采用的方法，五个超导量子位和频率复用读出。我们发现，全连接的前馈神经网络增加了我们的系统的量子比特状态分配保真度。相对于当代的鉴别器，分配错误率降低了高达25%，由于补偿系统相关的非理想性，如读出串扰，这是减少了高达一个数量级。我们的工作展示了一个潜在的可扩展的构建块高保真读出相关的近期设备和未来的容错系统。
2021-06-18 quant-ph
