微波控制脉冲

微波控制脉冲就是真正在超导量子比特上执行一次门操作的那一小段射频能量。每个量子比特都有一个它乐意吸收的固有频率,通常在 4 到 8 吉赫之间。把一段精心整形的脉冲按这个频率经由一根线送到量子比特,你就能让它的状态精确旋转你想要的角度。说白了,这个脉冲就是一次按键:它是室温下的控制机柜伸进冰冷芯片、轻推某一个量子比特的方式。

脉冲上有三个旋钮决定这次门做什么。幅度(多响)和持续时间(多长)共同决定量子比特转多远,所以一段标定好面积的脉冲能给出半圈旋转(一个 X 门)或四分之一圈。相位(波峰出现的时刻)决定旋转的轴,这让你能在比如 X 门和 Y 门之间做选择。这些脉冲先由任意波形发生器画出一条平滑的低频包络,再由 IQ 混频器把这条包络抬到量子比特的吉赫载波上,量子比特才会对它有响应。

诚实地说,量子比特工作在约 10 毫开尔文、极其敏感,所以脉冲不能以室温下的满强度抵达。它在沿制冷机往下传的途中会被衰减几十分贝:每一层冷板上都拧着衰减器,在削弱信号的同时也把房间的热噪声一并剥掉。脉冲还必须仔细整形(见 DRAG),以免不小心激发到量子比特相邻的能级;而且每个量子比特都需要自己专属、单独标定的脉冲,这也是为什么如今布线和标定难以扩展的部分原因。