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首次使用超灵敏热探测器测量量子比特

科学探索万象经验2024-04-13

可靠地测量量子比特的状态,对于实现量子计算的巨大潜力至关重要。在超导量子比特领域,主导方法一直是色散读出方法,它依赖于耦合腔的共振频率的微小变化。然而,最近发表在《Nature Electronics》中的一项新研究,通过引入一种利用热探测器(热敏电阻)的新技术颠覆了现状。

色散读出是目前最先进的技术,它通过将量子比特耦合到读出谐振器来测量量子比特状态。量子比特的状态会微妙地改变谐振器的频率,然后使用微波探针测量该频率。虽然色散读出可以实现高保真度,但它也存在一些缺点。一个重要的限制是需要参数放大器,它们需要在低温(毫开尔文范围)下工作。这增加了系统的复杂性和成本。此外,色散读出通常涉及多个读出脉冲,这阻碍了测量速度,而测量速度对于大型量子计算机至关重要。

新的研究提出了一种突破性的替代方案——基于热敏电阻的热探测器。热敏电阻本质上是热量探测器,它们将微小的温度变化转换为可测量的电信号。在此背景下,热敏电阻检测的是量子比特状态相关的能量耗散,这种方法具有几个优点。首先,它消除了对复杂参数放大器的需求,简化了设置。其次,热检测允许进行单次读出,这意味着只需一个测量脉冲即可确定量子比特的状态,这比色散方法快得多。