論文の概要: Tunable coupling of widely separated superconducting qubits: A possible
application towards a modular quantum device
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.03184v4
- Date: Thu, 26 May 2022 13:08:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-01 19:53:40.464655
- Title: Tunable coupling of widely separated superconducting qubits: A possible
application towards a modular quantum device
- Title（参考訳）: 広く分離された超伝導量子ビットのチューナブルカップリング-モジュラ量子デバイスへの応用の可能性
- Authors: Peng Zhao, Yingshan Zhang, Guangming Xue, Yirong Jin, and Haifeng Yu
- Abstract要約: 本稿では,周辺モジュールが空間的にセンチメートル間隔で分離されるモジュール型量子デバイスの概念設計を提案する。
原則として、各モジュールは数十個の超伝導量子ビットを含むことができ、別々に製造、特徴付け、パッケージ化、交換することができる。
近傍モジュールに収容される量子ビットに対して,空間的に2cm以上離隔した100ns以下の2量子ビットゲートが得られると期待している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.202696420047168
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Besides striving to assemble more and more qubits in a single monolithic
quantum device, taking a modular design strategy may mitigate numerous
engineering challenges for achieving large-scalable quantum processors with
superconducting qubits. Nevertheless, a major challenge in the modular quantum
device is how to realize high-fidelity entanglement operations on qubits housed
in different modules while preserving the desired isolation between modules. In
this work, we propose a conceptual design of a modular quantum device, where
nearby modules are spatially separated by centimeters. In principle, each
module can contain tens of superconducting qubits, and can be separately
fabricated, characterized, packaged, and replaced. By introducing a bridge
module between nearby qubit modules and taking the coupling scheme utilizing a
tunable bus, tunable coupling of qubits that are housed in nearby qubit
modules, could be realized. Given physically reasonable assumptions, we expect
that sub-100-ns two-qubit gates for qubits housed in nearby modules which are
spatially separated by more than two centimeters could be obtained. In this
way, the inter-module gate operations are promising to be implemented with gate
performance comparable with that of intra-module gate operations. Moreover,
with help of through-silicon vias technologies, this long-range coupling scheme
may also allow one to implement inter-module couplers in a multi-chip stacked
processor. Thus, the tunable longer-range coupling scheme and the proposed
modular architecture may provide a promising foundation for solving challenges
toward large-scale quantum information processing with superconducting qubits.
- Abstract（参考訳）: 単一のモノリシック量子デバイスでより多くの量子ビットを組み立てる努力に加えて、モジュラー設計戦略を採用することで、超伝導量子ビットで大容量の量子プロセッサを実現するための多くの技術的課題を軽減することができる。
しかし、モジュラー量子デバイスにおける大きな課題は、モジュール間の分離を望みながら異なるモジュールに格納されたキュービット上の高忠実な絡み合い操作を実現する方法である。
本研究では,周辺モジュールが空間的にセンチメートル間隔で分離されるモジュール型量子デバイスの概念設計を提案する。
原則として、各モジュールは数十の超伝導量子ビットを含み、別々に製造、特徴付け、パッケージ化、交換することができる。
近くのキュービットモジュール間でブリッジモジュールを導入し、可変バスを利用した結合スキームを取ることで、近くのキュービットモジュールに格納されるキュービットの可変結合を実現することができる。
物理的に合理的な仮定を考えると、2cm以上の空間的に分離された近くのモジュールに格納されたキュービットに対する100-ns以下の2量子ビットゲートが得られると期待できる。
このようにモジュール間ゲート操作は、モジュール間ゲート操作と同等のゲート性能で実装されることを約束している。
さらに、via-siliconvias技術を利用することで、この長距離結合スキームにより、マルチチップスタックプロセッサにモジュール間カプラを実装することもできる。
このように、可変長範囲結合方式と提案されたモジュラーアーキテクチャは、超伝導量子ビットを用いた大規模量子情報処理の課題解決のための有望な基盤となる可能性がある。
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