큐비트 코히어런스 시간을 특성화하는 방법

+ 양자 제어 시스템

시간에 따른 큐비트 코히어런스 측정

큐비트 코히어런스 특성화에는 제어된 지연 범위 전체에 걸쳐 정밀한 제어, 반복 가능한 펄스 시퀀싱, 동기화된 타이밍, 그리고 안정적인 큐비트 상태 리드아웃이 필요합니다. T₁ 이완 측정에서는 보정된 제어 펄스가 큐비트를 바닥 상태에서 들뜬 상태로 구동합니다. 그런 다음 시스템은 큐비트 상태를 측정하기 전에 선택된 간격 동안 대기합니다. 점진적으로 더 긴 지연 시간으로 이 시퀀스를 반복하면 들뜬 상태 모구가 시간에 따라 어떻게 감소하는지 알 수 있습니다. 연구원들은 각 지연 시간에서의 반복 측정을 평균화하고 그 결과를 감쇠 곡선에 피팅하여 T₁ 이완 시간을 추정합니다. 신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 일관된 펄스 진폭, 정확한 타이밍, 측정된 상태 간의 신뢰할 수 있는 판별이 필수적입니다. 이 측정은 큐비트의 에너지 손실을 파악하고 디바이스 성능, 보정 변경 사항 및 조건을 평가하기 위한 기준선을 제공하는 데 도움이 됩니다.

램지(Ramsey) 측정은 가변적인 자유 진화 간격으로 분리된 두 개의 위상 감응 제어 펄스를 사용하여 위상 코히어런스를 조사합니다. 첫 번째 펄스는 중첩 상태를 준비하여 큐비트가 진화하면서 위상을 축적할 수 있도록 하고, 두 번째 펄스는 그 위상 차이를 큐비트 상태 확률의 측정 가능한 변화로 변환합니다. 간격을 스위핑하면 램지 프린지가 생성되며, 그 감쇠하는 포락선으로부터 일반적으로 T₂*라고 하는 코히어런스 시간을 얻을 수 있습니다. 연구원들은 각 지연 시간에서 시퀀스를 반복하고 평균화한 후 진동을 피팅하고 시간에 따른 결과를 비교합니다. 안정적인 제어 및 리드아웃 신호, 정밀한 동기화, 세심한 보정은 관측된 감쇠가 큐비트의 거동을 충실히 반영하도록 보장합니다. 타이밍 오차, 보정 드리프트, 리드아웃 노이즈, 그리고 제한된 신호 대 잡음비로 인해 프린지가 모호해지거나 테스트된 디바이스에 대한 명목상의 T₂ 위상 완화(dephasing)를 해석하기 어려워질 수 있습니다.

큐비트 코히어런스 특성 분석 솔루션

제어 펄스와 상태 리드아웃 사이의 간격을 변경하는 T₁ 이완 및 램지 측정 실험을 통해 큐비트 코히어런스 시간을 측정합니다. T₁ 실험에서 양자 제어 시스템은 큐비트를 여자시키고 프로그래밍된 지연 시간 동안 대기한 후 여자 상태가 어떻게 감쇠하는지 측정합니다. 키사이트 양자 제어 시스템은 각 지연이 일관되게 실행되도록 신호 생성, 프로그래밍 가능한 펄스 시퀀싱, 동기화된 타이밍 및 데이터 수집을 조율합니다. 램지 실험에서는 가변적인 진화 기간을 전후로 두 개의 위상 제어 펄스가 배치되어 페이딩을 통해 T₂ 위상 완화 거동(일반적으로 T₂*로 보고됨)을 드러내는 프린지를 생성합니다. 연구원들은 평균화를 위해 시퀀스를 반복하고, 큐비트 상태 측정을 획득하며, 지연 스위프 전반의 데이터를 시각화합니다. 분석 및 피팅은 이완 및 램지 코히어런스 시간을 추출하고, 측정을 비교하며, 시간에 따른 조건 변화에 따른 디바이스 성능 변화를 추적하는 데 도움이 됩니다. 통합된 제어 및 리드아웃은 타이밍 불일치를 줄이고 큐비트 거동과 측정 노이즈를 구별하는 데 도움을 주어 반복 가능한 코히어런스 특성화를 지원합니다.

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