研究目的
研究一种利用全微波控制实现两个固定频率超导transmon量子比特纠缠的非绝热几何操作，并展示其在量子化学计算中的应用。
研究成果
非绝热全息操作成功以高保真度纠缠了两个超导量子比特，展示了对旋转角度和相位的精确控制。该方法为保持激发的相互作用提供了稳健方案，适用于变分量子本征求解器等量子算法。未来改进方向包括降低电荷色散并优化谐振腔几何结构，以提高保真度和可扩展性。
研究不足
由于量子比特|f>态中的电荷噪声和电荷色散，保真度限制在约95%。该方案需要对交叉交流斯塔克位移进行精确校准，并且对驱动引起的串扰敏感。量子比特和谐振器的T1时间也带来限制，在没有进一步优化的情况下，该操作可能无法完全扩展。
1：实验设计与方法选择：
本实验采用两个固定频率的transmon量子比特耦合至共面波导谐振器的系统。通过同时施加两个微波驱动，在量子比特与谐振器态间诱导跃迁来实现非绝热几何操作，利用几何相位实现纠缠。理论模型包含系统哈密顿量及有效耦合的微扰理论。
2：样品选择与数据来源：
样品为采用标准工艺制备的超导量子比特芯片，包含两个transmon（Q1和Q2）及一个谐振器。数据通过微波脉冲序列和量子态层析获取。
3：实验设备与材料清单：
设备包括微波源、任意波形发生器（AWG）、读出谐振器及超导量子比特运行的低温装置。材料为具有特定频率和耦合强度的量子比特芯片。
4：实验流程与操作步骤：
步骤包括校准交流斯塔克位移、测量拉比振荡、施加方波脉冲的双频同步驱动、进行量子态层析及计算分子能量。操作流程涉及态制备、驱动施加及测量的脉冲序列。
5：数据分析方法：
采用洛伦兹拟合进行光谱分析，高斯拟合处理布居数转移，通过密度矩阵重构实现量子态层析。使用QuTiP软件进行主方程演化的模拟。
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arbitrary waveform generator
AWG
Generates microwave pulses with adjustable amplitude, frequency, and phase for driving qubits.
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superconducting qubit
transmon
Serves as a quantum bit for quantum information processing, with states |g>, |e>, |f>.
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coplanar waveguide resonator
Couples the two qubits and provides a bus for interaction; used in the dispersive regime.
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microwave source
Provides coherent microwave tones for driving qubit transitions.
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read-out resonator
Used for measuring the state of the qubits through capacitive coupling.
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