論文の概要: High-Fidelity Control of Superconducting Qubits Using Direct Microwave
Synthesis in Higher Nyquist Zones
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.02873v2
- Date: Sat, 23 Jan 2021 05:54:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-06 23:50:14.181636
- Title: High-Fidelity Control of Superconducting Qubits Using Direct Microwave
Synthesis in Higher Nyquist Zones
- Title（参考訳）: マイクロ波直接合成による超伝導量子ビットの高密度制御
- Authors: William D. Kalfus, Diana F. Lee, Guilhem J. Ribeill, Spencer D.
Fallek, Andrew Wagner, Brian Donovan, Diego Rist\`e, Thomas A. Ohki
- Abstract要約: 従来の制御システムは、より大きな量子デバイスにスケールする場合、複雑で高価になる可能性がある。
RFDAC(RF DAC)は、高忠実度制御のためのより経済的な方法を示す。
我々は、最大7.5GHzまでの低ノイズパルス合成が可能なオフザシェルフハードウェアに、カスタム超伝導量子ビット制御ロジックを組み込んだ。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Control electronics for superconducting quantum processors have strict
requirements for accurate command of the sensitive quantum states of their
qubits. Hinging on the purity of ultra-phase-stable oscillators to upconvert
very-low-noise baseband pulses, conventional control systems can become
prohibitively complex and expensive when scaling to larger quantum devices,
especially as high sampling rates become desirable for fine-grained pulse
shaping. Few-GHz radio-frequency digital-to-analog converters (RF DACs) present
a more economical avenue for high-fidelity control while simultaneously
providing greater command over the spectrum of the synthesized signal. Modern
RF DACs with extra-wide bandwidths are able to directly synthesize tones above
their sampling rates, thereby keeping the system clock rate at a level
compatible with modern digital logic systems while still being able to generate
high-frequency pulses with arbitrary profiles. We have incorporated custom
superconducting qubit control logic into off-the-shelf hardware capable of
low-noise pulse synthesis up to 7.5 GHz using an RF DAC clocked at 5 GHz. Our
approach enables highly linear and stable microwave synthesis over a wide
bandwidth, giving rise to high-resolution control and a reduced number of
required signal sources per qubit. We characterize the performance of the
hardware using a five-transmon superconducting device and demonstrate
consistently reduced two-qubit gate error (as low as 1.8%) which we show
results from superior control chain linearity compared to traditional
configurations. The exceptional flexibility and stability further establish a
foundation for scalable quantum control beyond intermediate-scale devices.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサの制御エレクトロニクスは、その量子ビットの感度量子状態の正確な制御に厳格な要求がある。
超安定振動子による超低雑音ベースバンドパルスのアップコンバート化により、従来の制御系は大規模量子デバイスへのスケーリングにおいて、特に微細なパルス整形には高サンプリングレートが望ましいため、極めて複雑で高価なものとなる。
RFDAC (RF-GHz Radio- frequency digital-to-analog converters) は、高忠実度制御のためのより経済的手段を提供すると同時に、合成信号のスペクトルに対してより強い指令を与える。
広い帯域幅を持つ現代のRFDACは、サンプリングレートを超えるトーンを直接合成することができ、それによって、任意のプロファイルを持つ高周波パルスを発生しながら、現代のデジタル論理システムと互換性のあるレベルに維持することができる。
我々は, 5GHzのRFDACを用いて, 低ノイズパルス合成が可能なオフザシェルフハードウェアに, 独自の超伝導量子ビット制御ロジックを組み込んだ。
本手法は,広帯域での高線形で安定なマイクロ波合成を可能にし,高分解能制御と1キュービットあたりに必要な信号源数の削減を実現する。
5つのトランザム超電導デバイスを用いてハードウェアの性能を特徴付け、従来の構成よりも優れた制御チェーン線形性を示す2量子ビットゲート誤差(最大1.8%)を一貫して低減することを示す。
例外的な柔軟性と安定性は、中間スケールデバイスを超えたスケーラブルな量子制御の基礎をさらに確立させる。
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