論文の概要: Optimization of the resonator-induced phase gate for superconducting
qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.01724v1
- Date: Mon, 4 Oct 2021 21:27:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-12 14:01:00.749701
- Title: Optimization of the resonator-induced phase gate for superconducting
qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビット用共振器誘起位相ゲートの最適化
- Authors: Moein Malekakhlagh, William Shanks and Hanhee Paik
- Abstract要約: 線形共振器に結合した弱非調和トランスモン量子ビットの物理について検討する。
非常に弱い無調波トランスモンを用いて, この種の漏洩を効果的に抑制できることを示す。
- 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: The resonator-induced phase gate is a two-qubit operation in which driving a
bus resonator induces a state-dependent phase shift on the qubits equivalent to
an effective $ZZ$ interaction. In principle, the dispersive nature of the gate
offers flexibility for qubit parameters. However, the drive can cause resonator
and qubit leakage, the physics of which cannot be fully captured using either
the existing Jaynes-Cummings or Kerr models. In this paper, we adopt an
ab-initio model based on Josephson nonlinearity for transmon qubits. The
ab-initio analysis agrees well with the Kerr model in terms of capturing the
effective $ZZ$ interaction in the weak-drive dispersive regime. In addition,
however, it reveals numerous leakage transitions involving high-excitation
qubit states. We analyze the physics behind such novel leakage channels,
demonstrate the connection with specific qubits-resonator frequency collisions,
and lay out a plan towards device parameter optimization. We show this type of
leakage can be substantially suppressed using very weakly anharmonic transmons.
In particular, weaker qubit anharmonicity mitigates both collision density and
leakage amplitude, while larger qubit frequency moves the collisions to occur
only at large anharmonicity not relevant to experiment. Our work is broadly
applicable to the physics of weakly anharmonic transmon qubits coupled to
linear resonators. In particular, our analysis confirms and generalizes the
measurement-induced state transitions noted in Sank et al. (Phys. Rev. Lett.
117, 190503) and lays the groundwork for both strong-drive resonator-induced
phase gate implementation and strong-drive dispersive qubit measurement.
- Abstract（参考訳）: 共振器誘導位相ゲートは、バス共振器を駆動する2ビット動作であり、有効$ZZ$相互作用に相当するキュービット上の状態依存位相シフトを誘導する。
原則として、ゲートの分散性はキュービットパラメータの柔軟性を提供する。
しかし、この駆動は共振器や量子ビットの漏れを引き起こす可能性があり、既存のJaynes-CummingsモデルやKerrモデルでは完全に捕捉できない。
本稿では,トランスモン量子ビットに対するジョセフソン非線形性に基づく ab-initio モデルを採用する。
ab-initio分析は、弱いドライブ分散状態における効果的な$zz$相互作用を捉えるという点でkerrモデルとよく一致する。
さらに、高励起量子ビット状態を含む多くのリーク遷移を明らかにする。
このような新しいリークチャネルの背後にある物理を解析し、特定の量子ビット共振子周波数衝突との接続を実証し、デバイスパラメータ最適化に向けた計画を策定する。
非常に弱い無調波トランスモンを用いて, この種の漏洩を著しく抑制できることを示す。
特に、より弱いクビット非調和性は衝突密度と漏れ振幅の両方を緩和する一方、より大きなクビット周波数は衝突を実験に関係のない大きな非調和性でのみ発生させる。
本研究は線形共振器に結合した弱非調和トランスモン量子ビットの物理に適用できる。
特に,サンク等における測定誘起状態遷移(Phys. Rev. Lett.117, 190503)を検証・一般化し,強駆動共振器誘起位相ゲート実装と強駆動分散量子ビット測定の両方の基礎となる。
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