色散读出

色散读出是判断一个超导量子比特处于 0 还是 1 的标准办法,而且尽量不去用力打扰它。你不直接观察量子比特,而是给它接上一个小小的微波谐振器,用一个短脉冲去敲这个谐振器,再听回声怎么传回来。量子比特并不吸收这个探测信号,所以测量很温和,量子比特通常能在被问完之后存活下来。

它能成立,是因为量子比特和谐振器的频率被调得相隔很远(也就是色散区)。在这个区域里,量子比特无法和谐振器交换能量,却仍会把谐振器的共振频率轻轻挪动一点点:量子比特在 0 时挪 +chi,在 1 时挪 -chi。于是返回的信号会因量子比特状态不同而带有略微不同的相位和幅度。控制电路对这些返回信号取平均,把每一次测量归入 0 的点云或 1 的点云,从而读出答案。

诚实地说:这种方法快、可重复,但并非没有代价。探测脉冲必须足够强、足够长,才能把两团点云分开;可脉冲太强又会把量子比特摇出色散区,破坏它的状态。谐振器里残留的杂散光子也会让量子比特退相位,所以设计者要加滤波器和隔离器(它们目前仍然笨重、难以做进芯片),并仔细规划每次测量用掉多少光子。