更温和的量子读出路径
读取量子比特是量子计算的核心挑战之一。与可反复检查而不改变数值的经典比特不同，量子比特的叠加态也使其容易受到环境和测量行为本身的影响。直接投影测量通常会迫使系统进入与测量结果对应的状态。
发表于 Physical Review B 的一项新研究提出，无需通常的辅助量子比特，也可以从一种特定量子比特中推断信息。圣保罗大学圣卡洛斯物理研究所的 José Carlos Egues 和北京理工大学的 Yugui Yao 领导了这项理论工作，研究对象是 Andreev 量子比特及其量子动力学产生的超电流。
这不是已完成设备的报告，而是一种读出架构：利用量子比特自身产生的可测电信号，而非另一个辅助量子比特。
信号为何有用
在所提出的装置中，Andreev 量子比特的信息表现为大型超导环中循环的振荡电超电流。该电流产生磁信号；与超导量子干涉器件 SQUID 耦合的小线圈可探测这一信号，并以最小扰动推断量子比特状态。
核心思想是把脆弱的量子态特征转化为宏观电学可观测量。作者称其为近乎无损的量子比特状态重建，但并未声称测量完全不产生影响。
为何取消辅助量子比特很重要
当前的非破坏性量子读出通常使用辅助量子比特。它们可以帮助获取目标量子比特的信息，同时避免直接测量，但也会增加处理器的复杂性以及需要控制、耦合和保持相干的部件数量。
作者认为，基于超电流的方法可能在这一读出场景中消除对辅助量子比特的需求。目标量子比特产生电流，电流产生磁场，耦合的 SQUID 探测磁场，结构因此更直接。
仍待实验验证的方案
这项研究应被视为量子器件设计提案，而不是已经证明完全无损读出的证据。实际硬件必须证明磁信号能够以所需灵敏度被检测，并且探测过程保留理论分析所预测的优势。
量子读出需要在足够强的信号与尽可能弱的环境耦合之间取得平衡。如果该方法表现符合描述，它可能以更少的专用量子部件提取有用信息。
本文根据 Phys.org 的报道编写。阅读原文。
Originally published on phys.org
