在超導量子位架構中實現XY糾纏門的新策略

在過去的大約十年中，全球的研究團隊一直在嘗試開發用于量子信息處理的設備和硬件組件。這些新興設備中大多數的性能很大程度上取決于優化的電路實現方式，可以使電路深度最小化。

實現此目的的一種可能方法是使用更昂貴，更復雜的本機門。事實證明，XY兩量子位閘對于減少通用電路的深度特別有希望，同時還可以改善量子處理器在特定問題上的性能。

Rigetti Computing的研究人員最近展示了使用XY糾纏門改善基于tansmon的超導量子位架構的性能的潛力。在《自然電子》上發表的一篇論文中概述了他們的方法，該方法僅需要使用單個校準脈沖。

進行這項研究的研究人員之一尼古拉斯·迪迪埃(Nicolas Didier)博士說：“為了提高量子處理器的性能，提供能表達的本機門集合以減少從算法到硬件的編譯開銷是有利的。”告訴Tech Xplore。“特別是對于變分量子算法，它有助于具有連續的糾纏門系列。在這項工作中，我們開發了跨子量子比特上XY系列的有效實現。”

迪迪埃和他的同事們設計了一種新的策略，用于在基于跨門的超導量子位架構中實現糾纏門。這種方法允許他們通過施加通量脈沖來控制體系結構中qubit-qubit交互的相位。

“要生成完整的XY系列，我們只需將iSWAP門分成兩個√iSWAP門，并在兩者之間改變相位，” Didier說。“整個系列是通過僅對√iSWAP的脈沖進行校準而獲得的，它提供了一種有效的方法來定期重新調諧我們部署的量子處理器。(iSWAP = XY(π)和√iSWAP= XY(π/ 2)，iSWAP的平方根)。”

新策略使XY糾纏門能夠在其所應用的超導系統中實現，并具有很高的保真度。Didier及其同事還證明了他們的方法可用于實現量子近似優化算法，與僅基于CZ門的策略相比，可將電路深度減少約30%。

迪迪爾說：“我們生成的XY門系列的保真度在96%至99%之間。” “這些門在動態最佳點上運行，以減輕由于緩慢的通量噪聲引起的相移。我們還說明了QAOA算法上的本機門表達集的優勢，表明將iSWAP和CZ結合使用可使門深度減少30%。 ”

這組研究人員提出的策略最終可以為性能更好，效率更高的量子信息處理器的開發提供信息。在他們的論文中，研究人員表明，他們的門分解策略可以擴展到其他類型的本機門，這可以進一步減小電路深度。

迪迪埃說：“我們的方法可以通過僅校準兩個脈沖，擴展到兩個相位的CPHASE系列的CPHASE系列和三個相位的CCPHASE系列的CCPHASE系列，與以前的實現相比，其深度減少了2-6倍。” “ Rigetti量子處理器的用戶可以嘗試使用我們的脈沖級控制界面Quil-T來減小編譯后的門深度。”