論文の概要: A modular quantum computer based on a quantum state router
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.06848v3
- Date: Wed, 16 Nov 2022 05:18:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-15 03:05:41.354465
- Title: A modular quantum computer based on a quantum state router
- Title（参考訳）: 量子状態ルータを用いたモジュラー量子コンピュータ
- Authors: Chao Zhou, Pinlei Lu, Matthieu Praquin, Tzu-Chiao Chien, Ryan Kaufman,
Xi Cao, Mingkang Xia, Roger Mong, Wolfgang Pfaff, David Pekker and Michael
Hatridge
- Abstract要約: 超伝導量子ビットの4つの独立量子モジュール間の全対全結合を実現するマイクロ波量子状態ルータを提案する。
まず,4つの通信モード間のコヒーレント光子交換を実演し,平均iSWAP時間は760nsである。
また、モジュールの量子ビット間の光子移動とペアの絡み合い、およびルータ間の同時iSWAPの並列動作を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2402408527122377
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A central challenge for realizing large-scale quantum processors is the
design and realization of qubit-qubit connectivity. On the one hand, these
connections need to be strong enough to enable fast two-qubit gates, while on
the other hand, they must be well-confined between modes to avoid extra loss
and cross-talk errors. Finally, we also desire the connections to be made in a
"detachable" way, so that different parts of the processor can be
built/tested/replaced individually. In this work, we present a microwave
quantum state router that realizes all-to-all couplings among four independent
and detachable quantum modules of superconducting qubits. Each module consists
of a single transmon, readout mode, and communication mode coupled to the
router. The router design centers on a parametrically driven,
Josephson-junction based three-wave mixing element which generates photon
exchange among the modules' communication modes. We first demonstrate coherent
photon exchange among four communication modes, with an average full-iSWAP time
of 760ns and average inter-module gate fidelity of 0.97, limited by our modes'
coherence times. We also demonstrate photon transfer and pairwise entanglement
between the modules' qubits, and parallel operation of simultaneous iSWAPs
across the router. The gates demonstrated here can readily be extended to
faster and higher-fidelity router operations, as well as scaled to support
larger networks of quantum modules.
- Abstract（参考訳）: 大規模量子プロセッサを実現するための中心的な課題は、qubit-qubit接続の設計と実現である。
一方、これらの接続は高速な2量子ビットゲートを可能にするのに十分な強度が必要であり、一方、追加の損失やクロストークエラーを避けるためにモード間の密着性が必要となる。
最後に、プロセッサの異なる部分を個別に構築/テスト/置換できるように、接続を「取り外し可能」にしたいとも思っています。
本研究では,超伝導量子ビットの独立および分離可能な4つの量子モジュール間の全対全結合を実現するマイクロ波量子状態ルータを提案する。
各モジュールは1つのトランスモン、読み出しモード、ルータに結合された通信モードで構成される。
ルータの設計は、モジュールの通信モード間で光子交換を生成するパラメトリック駆動のジョセフソン接合に基づく3波混合素子を中心にしている。
まず、4つの通信モード間のコヒーレント光子交換を実演し、平均iswap時間は760nsであり、平均的なモジュール間ゲート忠実度は0.97である。
また、モジュールの量子ビット間の光子移動とペアの絡み合い、およびルータ間の同時iSWAPの並列動作を示す。
ここで実証されたゲートは、高速で高忠実なルータ操作に容易に拡張でき、量子モジュールのより大きなネットワークをサポートするためにスケールできる。
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