論文の概要: Realization of high-fidelity CZ and ZZ-free iSWAP gates with a tunable coupler

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.01261v3
• Date: Thu, 17 Jun 2021 12:38:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-26 01:31:13.756922
• Title: Realization of high-fidelity CZ and ZZ-free iSWAP gates with a tunable coupler
• Title（参考訳）: 可変カプラを用いた高忠実度CZおよびZZフリーiSWAPゲートの実現
• Authors: Youngkyu Sung, Leon Ding, Jochen Braum\"uller, Antti Veps\"al\"ainen, Bharath Kannan, Morten Kjaergaard, Ami Greene, Gabriel O. Samach, Chris McNally, David Kim, Alexander Melville, Bethany M. Niedzielski, Mollie E. Schwartz, Jonilyn L. Yoder, Terry P. Orlando, Simon Gustavsson, William D. Oliver
• Abstract要約: スケールでの2量子ゲートは、量子計算とシミュレーションの完全な約束を実現するための鍵となる要件である。 本稿では,分散近似を超越して,カプラの工学的レベル構造を利用し,その制御を最適化する体系的アプローチを提案する。 我々は、それぞれ99.76 pm 0.07$% と99.87 pm 0.23$% の2量子相互作用係数を持つ CZ と $Z$-free iSWAP ゲートを実験的に実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 40.456646238780195
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: High-fidelity two-qubit gates at scale are a key requirement to realize the full promise of quantum computation and simulation. The advent and use of coupler elements to tunably control two-qubit interactions has improved operational fidelity in many-qubit systems by reducing parasitic coupling and frequency crowding issues. Nonetheless, two-qubit gate errors still limit the capability of near-term quantum applications. The reason, in part, is the existing framework for tunable couplers based on the dispersive approximation does not fully incorporate three-body multi-level dynamics, which is essential for addressing coherent leakage to the coupler and parasitic longitudinal ($ZZ$) interactions during two-qubit gates. Here, we present a systematic approach that goes beyond the dispersive approximation to exploit the engineered level structure of the coupler and optimize its control. Using this approach, we experimentally demonstrate CZ and $ZZ$-free iSWAP gates with two-qubit interaction fidelities of $99.76 \pm 0.07$% and $99.87 \pm 0.23$%, respectively, which are close to their $T_1$ limits.
• Abstract（参考訳）: 高忠実な2量子ゲートは、量子計算とシミュレーションの完全な約束を実現するための鍵となる要件である。 2ビットの相互作用を調整可能に制御するためのカプラ素子の出現と使用により、寄生結合と周波数群集の問題を減らすことにより、多ビットシステムの操作精度が向上した。 それでも、2量子ビットゲート誤差は、近い将来の量子応用の能力を制限している。 その理由の一部は、分散近似に基づくチューナブルカプラの既存のフレームワークでは、カプラへのコヒーレントな漏洩と2ビットゲート間の寄生的縦(ZZ$)相互作用に対処するために欠かせない3体マルチレベルダイナミクスが完全には組み込まれていないためである。 本稿では,分散近似を超えて,カプラの工学的レベル構造を活用し,その制御を最適化する体系的アプローチを提案する。 このアプローチを用いて、99.76 pm 0.07$% と99.87 pm 0.23$% の2量子相互作用係数を持つ CZ と $Z$フリー iSWAP ゲートを実験的に実証した。

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