論文の概要: Quantum computing with superconducting circuits in the picosecond regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.05810v2
• Date: Mon, 19 Jul 2021 13:36:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-15 05:07:02.777335
• Title: Quantum computing with superconducting circuits in the picosecond regime
• Title（参考訳）: 超伝導回路を用いたピコ秒状態の量子計算
• Authors: Daoquan Zhu, Tuomas Jaako, Qiongyi He, Peter Rabl
• Abstract要約: 本研究では,高調波束量子ビットと市販の制御電子回路に対して,100ピコ秒で単一および2量子演算を実装可能であることを示す。 トランスモン量子ビットによる最先端の実装と比較して、超伝導回路によるゲート操作の速度が100倍に向上することは、まだ実現不可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We discuss the realization of a universal set of ultrafast single- and two-qubit operations with superconducting quantum circuits and investigate the most relevant physical and technical limitations that arise when pushing for faster and faster gates. With the help of numerical optimization techniques, we establish a fundamental bound on the minimal gate time, which is determined independently of the qubit design solely by its nonlinearity. In addition, important practical restrictions arise from the finite qubit transition frequency and the limited bandwidth of the control pulses. We show that for highly anharmonic flux qubits and commercially available control electronics, elementary single- and two-qubit operations can be implemented in about 100 picoseconds with residual gate errors below $10^{-4}$. Under the same conditions, we simulate the complete execution of a compressed version of Shor's algorithm for factoring the number 15 in about one nanosecond. These results demonstrate that compared to state-of-the-art implementations with transmon qubits, a hundredfold increase in the speed of gate operations with superconducting circuits is still feasible.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子回路を用いた超高速単一および2量子ビット演算の普遍的実現について検討し、高速かつ高速なゲートを推し進める際に生じる物理的および技術的制約について検討する。 数値最適化手法の助けを借りて,キュービット設計とは独立に非線形性のみによって決定される最小ゲート時間上の基本境界を確立する。 さらに、有限量子遷移周波数と制御パルスの帯域幅の制限から重要な実用的制約が生じる。 その結果,高調波束量子ビットと市販の制御電子回路では,100ピコ秒程度の残ゲート誤差を10〜4ドル以下で行うことができることがわかった。 同じ条件下では、数15を約1ナノ秒で分解するShorのアルゴリズムの圧縮版が完全に実行されることをシミュレートする。 これらの結果は, トランスモン量子ビットを用いた最先端実装と比較して, 超伝導回路を用いたゲート操作の100倍の高速化が依然として可能であることを示す。

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