在对谐振腔的高效量子控制中，通常是通过谐振腔和量子比特耦合产生的色散频移χ实现的，为减小量子比特同时对谐振腔引入的非线性和损耗，χ一般很小，对应的操作时间2π/χ就很长，由于存在退相干，操作保真度达不到很高。

近日，耶鲁大学的研究人员在一个有存储腔和读出腔的3D transmon系统中，实现了存储腔和量子比特之间快速量子门操作，相比之前的方法快一个数量级。他们采用的技术叫回波条件位移（echoed conditional displacement，ECD）。该方案先用谐振的驱动带来相空间上的位移α₀，从而原位使依赖于量子比特状态的腔场态旋转速度（对应等效耦合强度）增大到原来的α₀倍，并用回波消去其它不想要的作用项。结合量子比特的旋转门，就可以实现量子比特和腔场的整个通用门集。他们用ECD的方法制备了Fock态、最高11.1dB的压缩真空态、以及binomial码和GKP码的逻辑态，都达到了较高的保真度，保真度受限于位移远离相空间原点时较大的相位退相干等因素。

虽然该工作当前主要演示的是腔场量子态制备，但ECD也可以用在快速门操作上，从而有望用于实现可纠错的连续变量量子计算、量子模拟、量子增强传感、鲁棒量子通信等。

论文信息：https://arxiv.org/abs/2111.04754v1

（张颖珊 编译）