論文の概要: Native Conditional $i$SWAP Operation with Superconducting Artificial
Atoms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.09791v2
- Date: Sun, 1 Oct 2023 11:54:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-03 21:40:20.969915
- Title: Native Conditional $i$SWAP Operation with Superconducting Artificial
Atoms
- Title（参考訳）: 超電導人工原子を用いたネイティブコンディショナル$i$SWAP操作
- Authors: Chang-Kang Hu, Jiahao Yuan, Bruno A. Veloso, Jiawei Qiu, Yuxuan Zhou,
Libo Zhang, Ji Chu, Orkesh Nurbolat, Ling Hu, Jian Li, Yuan Xu, Youpeng
Zhong, Song Liu, Fei Yan, Dian Tan, R. Bachelard, Alan C. Santos, C. J.
Villas-Boas, Dapeng Yu
- Abstract要約: 量子状態を処理するコヒーレントデバイスは、情報を符号化する量子状態をルーティングする必要がある。
本稿では,超伝導量子プロセッサを用いた最小量子トランジスタを実験的に実証する。
このアーキテクチャは超伝導量子ビットを用いた量子情報処理に強い可能性を持っている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.279979630349288
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Controlling the flow of quantum information is a fundamental task for quantum
computers, which is unfeasible to realize on classical devices. Coherent
devices which can process quantum states are thus required to route the quantum
states that encode information. In this paper we demonstrate experimentally the
smallest quantum transistor with a superconducting quantum processor which is
composed of a collector qubit, an emitter qubit, and a coupler (transistor
gate). The interaction strength between the collector and emitter qubits is
controlled by the frequency and state of the coupler, effectively implementing
a quantum switch. Through the coupler-state-dependent Heisenberg (inherent)
interaction between the qubits, a single-step (native) conditional $i$SWAP
operation can be applied. To this end, we find that it is important to take
into consideration higher energy level for achieving a native and high-fidelity
transistor operation. By reconstructing the Quantum Process Tomography, we
obtain an operation fidelity of $92.36\%$ when the transistor gate is open
($i$SWAP implementation) and $95.23 \%$ in the case of closed gate (identity
gate implementation). The architecture has strong potential in quantum
information processing applications with superconducting qubits.
- Abstract（参考訳）: 量子情報のフローを制御することは、量子コンピュータの基本課題であり、古典的なデバイスでは実現できない。
したがって、量子状態を処理できるコヒーレントデバイスは、情報を符号化する量子状態をルーティングする必要がある。
本稿では、コレクタ量子ビット、エミッタ量子ビット、カプラ(トランジスタゲート)からなる超伝導量子プロセッサを用いて、最小の量子トランジスタを実験的に実証する。
コレクタとエミッタ量子ビット間の相互作用強度はカプラの周波数と状態によって制御され、量子スイッチを効果的に実装する。
キュービット間のカプラ状態に依存したハイゼンベルク相互作用により、単一ステップ(ネイティブ)条件の$i$SWAP演算を適用することができる。
この目的のために、ネイティブかつ高忠実なトランジスタ動作を実現するためには、より高いエネルギーレベルを考慮することが重要である。
量子プロセス・トモグラフィーを再構築することにより、トランジスタゲートがオープン(i$SWAP実装)された場合の動作忠実度は92.36 %、クローズドゲートの場合は95.23 %となる(IDゲート実装)。
このアーキテクチャは超伝導量子ビットを用いた量子情報処理アプリケーションにおいて強力なポテンシャルを持つ。
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