論文の概要: Extensible circuit-QED architecture via amplitude- and frequency-variable microwaves

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.08098v2
• Date: Tue, 19 Apr 2022 02:09:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-16 16:56:50.140308
• Title: Extensible circuit-QED architecture via amplitude- and frequency-variable microwaves
• Title（参考訳）: 振幅・周波数可変マイクロ波による拡張性回路QEDアーキテクチャ
• Authors: Agustin Di Paolo, Catherine Leroux, Thomas M. Hazard, Kyle Serniak, Simon Gustavsson, Alexandre Blais, William D. Oliver
• Abstract要約: 固定周波数キュービットとマイクロ波駆動カプラを組み合わせた回路QEDアーキテクチャを提案する。 ドライブパラメータは、選択的な2ビット結合とコヒーレントエラー抑制を可能にする調整可能なノブとして現れる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.77024349608834
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce a circuit-QED architecture combining fixed-frequency qubits and microwave-driven couplers. In the appropriate frame, the drive parameters appear as tunable knobs enabling selective two-qubit coupling and coherent-error suppression. We moreover introduce a set of controlled-phase gates based on drive-amplitude and drive-frequency modulation. We develop a theoretical framework based on Floquet theory to model microwave-activated interactions with time-dependent drive parameters, which we also use for pulse shaping. We perform numerical simulations of the gate fidelity for realistic circuit parameters, and discuss the impact of drive-induced decoherence. We estimate average gate fidelities beyond $99.9\%$ for all-microwave controlled-phase operations with gate times in the range $50-120\,\mathrm{ns}$. These two-qubit gates can operate over a large drive-frequency bandwidth and in a broad range of circuit parameters, thereby improving extensibility. We address the frequency allocation problem for this architecture using perturbation theory, demonstrating that qubit, coupler and drive frequencies can be chosen such that undesired static and driven interactions remain bounded in a multi-qubit device. Our numerical methods are useful for describing the time-evolution of driven systems in the adiabatic limit, and are applicable to a wide variety of circuit-QED setups.
• Abstract（参考訳）: 固定周波数キュービットとマイクロ波駆動カプラを組み合わせた回路QEDアーキテクチャを提案する。 適切なフレームにおいて、駆動パラメータは、選択的な2ビット結合とコヒーレントエラー抑制を可能にする調整可能なノブとして現れる。 さらに、駆動振幅と駆動周波数変調に基づく制御位相ゲートのセットを導入する。 我々は,フロッケ理論に基づく理論的枠組みを開発し,時間依存型駆動パラメータを用いたマイクロ波活性化相互作用をモデル化する。 実回路パラメータに対するゲート忠実度を数値シミュレーションし,ドライブ誘起デコヒーレンスの影響について考察する。 ゲートタイムが50～120\,\mathrm{ns}$である全マイクロウェーブ制御位相演算において、平均ゲートフィデリティは99.9\%以上である。 これらの2量子ビットゲートは、大きな駆動周波数帯域と幅広い回路パラメータで動作でき、拡張性が向上する。 摂動理論を用いて、このアーキテクチャの周波数割当問題に対処し、キュービット、カプラ、駆動周波数を選択し、望ましくない静的および駆動的な相互作用がマルチキュービットデバイスに束縛されることを実証する。 本手法は断熱限界における駆動システムの時間進化を記述するのに有用であり,様々な回路QED設定に適用可能である。

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