色散讀出

色散讀出是判斷一個超導量子位元處於 0 還是 1 的標準方法,而且盡量不去用力打擾它。你不直接觀察量子位元,而是給它接上一個小小的微波諧振器,用一個短脈衝去敲這個諧振器,再聽回聲怎麼傳回來。量子位元並不吸收這個探測訊號,所以量測很溫和,量子位元通常能在被問完之後存活下來。

它能成立,是因為量子位元和諧振器的頻率被調得相隔很遠(也就是色散區)。在這個區域裡,量子位元無法和諧振器交換能量,卻仍會把諧振器的共振頻率輕輕挪動一點點:量子位元在 0 時挪 +chi,在 1 時挪 -chi。於是回傳的訊號會因量子位元狀態不同而帶有略微不同的相位和振幅。控制電路對這些回傳訊號取平均,把每一次量測歸入 0 的點雲或 1 的點雲,從而讀出答案。

誠實地說:這種方法快、可重複,但並非沒有代價。探測脈衝必須夠強、夠長,才能把兩團點雲分開;但脈衝太強又會把量子位元搖出色散區,破壞它的狀態。諧振器裡殘留的雜散光子也會讓量子位元退相位,所以設計者要加濾波器和隔離器(它們目前仍然笨重、難以做進晶片),並仔細規劃每次量測用掉多少光子。