論文の概要: Scalable High-Performance Fluxonium Quantum Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.09374v2
• Date: Sat, 5 Feb 2022 07:05:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-28 02:29:39.322343
• Title: Scalable High-Performance Fluxonium Quantum Processor
• Title（参考訳）: スケーラブル高性能フラクソニウム量子プロセッサ
• Authors: Long B. Nguyen, Gerwin Koolstra, Yosep Kim, Alexis Morvan, Trevor Chistolini, Shraddha Singh, Konstantin N. Nesterov, Christian J\"unger, Larry Chen, Zahra Pedramrazi, Bradley K. Mitchell, John Mark Kreikebaum, Shruti Puri, David I. Santiago, and Irfan Siddiqi
• Abstract要約: クロストークが抑制されたコンパクトな高コヒーレンスフラクソニウムに基づく超伝導量子情報プロセッサを提案する。 クロス共鳴制御NOTと差動AC-Stark制御Z演算を数値的に検討し、最大1GHzの量子ビットデチューニング帯域に対する低ゲート誤差を明らかにする。
• 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 technological development of hardware heading toward universal fault-tolerant quantum computation requires a large-scale processing unit with high performance. While fluxonium qubits are promising with high coherence and large anharmonicity, their scalability has not been systematically explored. In this work, we propose a superconducting quantum information processor based on compact high-coherence fluxoniums with suppressed crosstalk, reduced design complexity, improved operational efficiency, high-fidelity gates, and resistance to parameter fluctuations. In this architecture, the qubits are readout dispersively using individual resonators connected to a common bus and manipulated via combined on-chip RF and DC control lines, both of which can be designed to have low crosstalk. A multi-path coupling approach enables exchange interactions between the high-coherence computational states and at the same time suppresses the spurious static ZZ rate, leading to fast and high-fidelity entangling gates. We numerically investigate the cross resonance controlled-NOT and the differential AC-Stark controlled-Z operations, revealing low gate error for qubit-qubit detuning bandwidth of up to 1 GHz. Our study on frequency crowding indicates high fabrication yield for quantum processors consisting of over thousands of qubits. In addition, we estimate low resource overhead to suppress logical error rate using the XZZX surface code. These results promise a scalable quantum architecture with high performance for the pursuit of universal quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 汎用的なフォールトトレラント量子計算に向けたハードウェアの技術開発は、高性能な大規模処理ユニットを必要とする。 fluxonium qubitsは高いコヒーレンスと大きなアンハーモニーを約束しているが、そのスケーラビリティは体系的に検討されていない。 本研究では,クロストーク抑制,設計複雑さの低減,運用効率の向上,高精度ゲート,パラメータゆらぎに対する耐性を有するコンパクトな高コヒーレンスフラクトニウムを用いた超伝導量子情報処理手法を提案する。 このアーキテクチャでは、キュービットは共通のバスに接続された個々の共振器を用いて分散的に読み出され、オンチップRFと直流制御線を介して操作される。 マルチパス結合アプローチは、高コヒーレンスな計算状態間の交換相互作用を可能にし、同時にスプリラスな静的ZZレートを抑え、高速かつ高忠実なエンタングゲートをもたらす。 クロス共鳴制御NOTと差動AC-Stark制御Z演算を数値解析し、最大1GHzの量子ビットデチューニング帯域に対する低ゲート誤差を明らかにする。 本研究は,数千の量子ビットからなる量子プロセッサにおける高い製造効率を示す。 また,XZX曲面符号を用いた論理誤り率を抑制するために,低リソースオーバーヘッドを推定する。 これらの結果は、ユニバーサル量子計算の追求のために高性能なスケーラブルな量子アーキテクチャを約束する。

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