論文の概要: Realizing all-to-all couplings among detachable quantum modules using a
microwave quantum state router
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.06848v4
- Date: Tue, 30 May 2023 19:56:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-02 04:59:36.021040
- Title: Realizing all-to-all couplings among detachable quantum modules using a
microwave quantum state router
- Title（参考訳）: マイクロ波量子状態ルータを用いた脱着型量子モジュール間の全対全結合の実現
- 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: 本稿では、ジョセフソン接合に基づく3波混合を中心にしたマイクロ波量子状態ルータを提案する。
我々は,4つの通信モード間のコヒーレント交換を,平均全iSWAP時間は764nsであり,平均推定モジュール間交換忠実度は0.969であり,モードコヒーレンスによって制限されていることを示す。
我々のルータモジュールアーキテクチャは、超伝導量子ビットとキャビティのフレキシブルで非マウント可能な大規模量子ネットワークを実現する大きな可能性を持つモジュラー量子コンピュータのプロトタイプとして機能する。
- 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: One of the primary challenges in realizing large-scale quantum processors is
the realization of qubit couplings that balance interaction strength,
connectivity, and mode confinement. Moreover, it is very desirable for the
device elements to be detachable, allowing components to be built, tested, and
replaced independently. In this work, we present a microwave quantum state
router, centered on parametrically driven, Josephson-junction based three-wave
mixing, that realizes all-to-all couplings among four detachable quantum
modules. We demonstrate coherent exchange among all four communication modes,
with an average full-iSWAP time of 764ns and average inferred inter-module
exchange fidelity of 0.969, limited by mode coherence. We also demonstrate
photon transfer and pairwise entanglement between module qubits, and parallel
operation of simultaneous iSWAP exchange across the router. Our router-module
architecture serves as a prototype of modular quantum computer that has great
potential for enabling flexible, demountable, large-scale quantum networks of
superconducting qubits and cavities.
- Abstract（参考訳）: 大規模量子プロセッサを実現する上での大きな課題の1つは、相互作用強度、接続性、モード閉じ込めのバランスをとる量子ビット結合の実現である。
さらに、デバイス要素を分解可能とし、コンポーネントを独立して構築し、テストし、置き換えることが非常に望ましい。
本研究では,パラメトリック駆動のジョセフソン接合に基づく3波混合を中心とするマイクロ波量子状態ルータを提案し,4つの分離可能な量子モジュール間の全対全結合を実現する。
我々は,4つの通信モード間のコヒーレント交換を,平均全iSWAP時間は764nsであり,平均推定モジュール間交換忠実度は0.969であり,モードコヒーレンスによって制限されていることを示す。
また、モジュールキュービット間の光子移動とペア交絡、およびルータ間の同時iSWAP交換の並列動作を実証する。
我々のルータモジュールアーキテクチャは、超伝導量子ビットとキャビティの柔軟で実装可能な大規模量子ネットワークを実現する大きな可能性を持つモジュラー量子コンピュータのプロトタイプとして機能する。
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