微波控制脈衝

微波控制脈衝就是真正在超導量子位元上執行一次閘操作的那一小段射頻能量。每個量子位元都有一個它樂意吸收的固有頻率,通常落在 4 到 8 吉赫之間。把一段精心整形的脈衝按這個頻率經由一條線送到量子位元,你就能讓它的狀態精確旋轉你想要的角度。說白了,這個脈衝就是一次按鍵:它是室溫下的控制機櫃伸進冰冷晶片、輕推某一個量子位元的方式。

脈衝上有三個旋鈕決定這次閘做什麼。振幅(多響)和持續時間(多長)共同決定量子位元轉多遠,所以一段校準好面積的脈衝能給出半圈旋轉(一個 X 閘)或四分之一圈。相位(波峰出現的時刻)決定旋轉的軸,這讓你能在比如 X 閘和 Y 閘之間做選擇。這些脈衝先由任意波形產生器畫出一條平滑的低頻包絡,再由 IQ 混頻器把這條包絡抬到量子位元的吉赫載波上,量子位元才會對它有反應。

誠實地說,量子位元工作在約 10 毫克耳文、極其敏感,所以脈衝不能以室溫下的滿強度抵達。它在沿稀釋制冷機往下傳的途中會被衰減幾十分貝:每一層冷板上都鎖著衰減器,在削弱訊號的同時也把房間的熱雜訊一併剝掉。脈衝還必須仔細整形(見 DRAG),以免不小心激發到量子位元相鄰的能階;而且每個量子位元都需要自己專屬、單獨校準的脈衝,這也是為什麼如今布線和校準難以擴展的部分原因。