論文の概要: Digital control of a superconducting qubit using a Josephson pulse
generator at 3 K
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.12778v2
- Date: Tue, 22 Feb 2022 19:58:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-06 23:37:41.267543
- Title: Digital control of a superconducting qubit using a Josephson pulse
generator at 3 K
- Title（参考訳）: 3Kにおけるジョセフソンパルス発生器を用いた超伝導量子ビットのディジタル制御
- Authors: L. Howe, M. Castellanos-Beltran, A. J. Sirois, D. Olaya, J. Biesecker,
P. D. Dresselhaus, S. P. Benz, P. F. Hopkins
- Abstract要約: 冷蔵庫の3Kステージに位置するジョセフソンパルス発生器からのパルスでトランスモンキュービットをディジタル制御する。
毎日の変動は、それぞれ$pm 0.5mu$sと$pm 2mu$sで、それぞれ$T*$で一致している。
超伝導量子情報システムにおけるJJ系制御エレクトロニクスの温度段階における有効性に向けた重要なステップである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Scaling of quantum computers to fault-tolerant levels relies critically on
the integration of energy-efficient, stable, and reproducible qubit control and
readout electronics. In comparison to traditional semiconductor control
electronics (TSCE) located at room temperature, the signals generated by
Josephson junction (JJ) based rf sources benefit from small device sizes, low
power dissipation, intrinsic calibration, superior reproducibility, and
insensitivity to ambient fluctuations. Previous experiments to co-locate qubits
and JJ-based control electronics resulted in quasiparticle poisoning of the
qubit; degrading the qubit's coherence and lifetime. In this paper, we
digitally control a 0.01~K transmon qubit with pulses from a Josephson pulse
generator (JPG) located at the 3~K stage of a dilution refrigerator. We
directly compare the qubit lifetime $T_1$, coherence time $T_2^*$, and thermal
occupation $P_{th}$ when the qubit is controlled by the JPG circuit versus the
TSCE setup. We find agreement to within the daily fluctuations on $\pm
0.5~\mu$s and $\pm 2~\mu$s for $T_1$ and $T_2^*$, respectively, and agreement
to within the 1\% error for $P_{th}$. Additionally, we perform randomized
benchmarking to measure an average JPG gate error of $2.1 \times 10^{-2}$. In
combination with a small device size ($<25$~mm$^2$) and low on-chip power
dissipation ($\ll 100~\mu$W), these results are an important step towards
demonstrating the viability of using JJ-based control electronics located at
temperature stages higher than the mixing chamber stage in highly-scaled
superconducting quantum information systems.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータのフォールトトレラントレベルへのスケーリングは、エネルギー効率、安定、再現可能な量子ビット制御と読み出しエレクトロニクスの統合に大きく依存する。
室温にある従来の半導体制御エレクトロニクス(TSCE)と比較して、ジョセフソンジャンクション(JJ)ベースのrf源によって生成された信号は、小さなデバイスサイズ、低消費電力、内在的な校正、再現性の向上、環境変動に対する感受性の恩恵を受ける。
クビットとJJベースの制御電子を共同配置する以前の実験は、クビットの準粒子中毒を引き起こし、クビットのコヒーレンスと寿命を劣化させた。
本稿では,希釈冷凍機の3～k段に位置するジョセフソンパルス発生器(jpg)からのパルスにより0.01～kのトランスモン量子ビットをディジタル制御する。
量子ビットがjpg回路で制御された場合、量子ビットライフタイム$t_1$、コヒーレンスタイム$t_2^*$、熱占有率$p_{th}$を直接比較する。
我々は、それぞれ$T_1$と$T_2^*$に対して$\pm 0.5~\mu$sと$\pm 2~\mu$sの日次変動と、$P_{th}$の1\%誤差の範囲内での合意を求める。
さらに、ランダム化ベンチマークを行い、平均JPGゲート誤差を2.1 \times 10^{-2}$で測定する。
小型のデバイスサイズ (<25$~mm$^2$) と低オンチップ電力散逸 (\ll 100~\mu$w) を組み合わせることで、高スケールの超伝導量子情報システムにおいて、混合室ステージより高い温度ステージに位置するjjベースの制御電子回路の実用化可能性を示す上で重要なステップとなる。
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