論文の概要: Erasure qubits: Overcoming the $T_1$ limit in superconducting circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.05461v1
• Date: Wed, 10 Aug 2022 17:39:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-01 10:11:29.850021
• Title: Erasure qubits: Overcoming the $T_1$ limit in superconducting circuits
• Title（参考訳）: erasure qubits:超伝導回路における$t_1$制限を克服する
• Authors: Aleksander Kubica, Arbel Haim, Yotam Vaknin, Fernando Brand\~ao, Alex Retzker
• Abstract要約: 振幅減衰時間である$T_phi$は、超伝導回路の量子忠実度を制限する主要な要因として長い間存在してきた。 本稿では、振幅減衰誤差を検出して消去誤差に変換する方法で、量子ビットを設計し、従来のT_phi$制限を克服する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 105.54048699217668
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The amplitude damping time, $T_1$, has long stood as the major factor limiting quantum fidelity in superconducting circuits, prompting concerted efforts in the material science and design of qubits aimed at increasing $T_1$. In contrast, the dephasing time, $T_{\phi}$, can usually be extended above $T_1$ (via, e.g., dynamical decoupling), to the point where it does not limit fidelity. In this article we propose a scheme for overcoming the conventional $T_1$ limit on fidelity by designing qubits in a way that amplitude damping errors can be detected and converted into erasure errors. Compared to standard qubit implementations our scheme improves the performance of fault-tolerant protocols, as numerically demonstrated by the circuit-noise simulations of the surface code. We describe two simple qubit implementations with superconducting circuits and discuss procedures for detecting amplitude damping errors, performing entangling gates, and extending $T_\phi$. Our results suggest that engineering efforts should focus on improving $T_\phi$ and the quality of quantum coherent control, as they effectively become the limiting factor on the performance of fault-tolerant protocols.
• Abstract（参考訳）: 振幅減衰時間である$t_1$は、超伝導回路における量子忠実性を制限する主要な要因であり、量子ビットの材料科学と設計に協力して、$t_1$の増加を目指した。 対照的に、dephasing time, $T_{\phi}$は、通常、$T_1$(例えば、動的デカップリング)を超えて、不確実性を制限しない点まで拡張することができる。 本稿では、振幅減衰誤差を検出し、消去誤差に変換する方法として、量子ビットを設計し、従来のT_1$制限を克服する手法を提案する。 標準の量子ビット実装と比較して、このスキームは、表面コードの回路ノイズシミュレーションによって数値的に示されるように、フォールトトレラントプロトコルの性能を向上させる。 超伝導回路を用いた2つの簡単な量子ビット実装について述べるとともに、振幅減衰誤差の検出、エンタングルゲートの実行、およびT_\phi$の拡張手順について議論する。 その結果,t_\phi$ と量子コヒーレント制御の質向上に工学的取り組みを集中させることが,フォールトトレラントプロトコルの性能の制限要因となることが示唆された。

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