論文の概要: Suppression of crosstalk in superconducting qubits using dynamical decoupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.04530v2
• Date: Wed, 2 Feb 2022 21:19:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-18 21:29:49.291340
• Title: Suppression of crosstalk in superconducting qubits using dynamical decoupling
• Title（参考訳）: 動的疎結合による超伝導量子ビットのクロストーク抑制
• Authors: Vinay Tripathi, Huo Chen, Mostafa Khezri, Ka-Wa Yip, E. M. Levenson-Falk, Daniel A. Lidar
• Abstract要約: 相互接続されたトランモン量子ビットを持つ超超伝導量子プロセッサはノイズが多く、様々なエラーを起こしやすい。 固定周波数トランスモンアーキテクチャにおけるキュービット間のZZ結合は常に存在し、コヒーレントかつ非コヒーレントなクロストークエラーに寄与する。 我々は,クロストークを抑えるために動的デカップリングを用いることを提案し,IBM量子クラウドプロセッサの実験を通じて,このスキームの成功を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Currently available superconducting quantum processors with interconnected transmon qubits are noisy and prone to various errors. The errors can be attributed to sources such as open quantum system effects and spurious inter-qubit couplings (crosstalk). The ZZ-coupling between qubits in fixed frequency transmon architectures is always present and contributes to both coherent and incoherent crosstalk errors. Its suppression is therefore a key step towards enhancing the fidelity of quantum computation using transmons. Here we propose the use of dynamical decoupling to suppress the crosstalk, and demonstrate the success of this scheme through experiments performed on several IBM quantum cloud processors. In particular, we demonstrate improvements in quantum memory as well as the performance of single-qubit and two-qubit gate operations. We perform open quantum system simulations of the multi-qubit processors and find good agreement with the experimental results. We analyze the performance of the protocol based on a simple analytical model and elucidate the importance of the qubit drive frequency in interpreting the results. In particular, we demonstrate that the XY4 dynamical decoupling sequence loses its universality if the drive frequency is not much larger than the system-bath coupling strength. Our work demonstrates that dynamical decoupling is an effective and practical way to suppress crosstalk and open system effects, thus paving the way towards higher-fidelity logic gates in transmon-based quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 現在利用可能な超伝導量子プロセッサと相互接続されたトランモン量子ビットはノイズが多く、様々なエラーを起こしやすい。 誤差は、オープン量子システム効果やスプリアス量子ビット間カップリング(crosstalk)などのソースに起因する。 固定周波数トランスモンアーキテクチャにおける量子ビット間のZZ結合は常に存在し、コヒーレントかつ非コヒーレントなクロストークエラーに寄与する。 したがって、その抑制はトランスモンを用いた量子計算の忠実性を高めるための重要なステップである。 本稿では,クロストークを抑えるために動的デカップリングを用いることを提案し,IBM量子クラウドプロセッサを用いた実験により,この手法の成功を実証する。 特に、量子メモリの改良と、シングルキュービットおよび2キュービットゲート演算の性能を実証する。 我々は、マルチキュービットプロセッサのオープン量子システムシミュレーションを行い、実験結果とよく一致している。 簡単な解析モデルに基づいてプロトコルの性能を分析し、結果の解釈においてキュービット駆動周波数の重要性を明らかにする。 特に,xy4の動的デカップリング列は,駆動周波数がシステムバス結合強度よりも大きくない場合,その普遍性を失うことを実証する。 我々の研究は、動的デカップリングがクロストークとオープンシステム効果を抑制する効果的かつ実用的な方法であることを示し、トランスモンベースの量子コンピュータにおける高忠実性論理ゲートへの道を開いた。

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