論文の概要: Calibration of Drive Non-Linearity for Arbitrary-Angle Single-Qubit Gates Using Error Amplification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.01077v1
• Date: Fri, 2 Dec 2022 10:34:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 19:26:47.248087
• Title: Calibration of Drive Non-Linearity for Arbitrary-Angle Single-Qubit Gates Using Error Amplification
• Title（参考訳）: 誤差増幅を用いた任意角単一ビットゲートの駆動非線形性の校正
• Authors: Stefania Laz\u{a}r, Quentin Ficheux, Johannes Herrmann, Ants Remm, Nathan Lacroix, Christoph Hellings, Francois Swiadek, Dante Colao Zanuz, Graham J. Norris, Mohsen Bahrami Panah, Alexander Flasby, Michael Kerschbaum, Jean-Claude Besse, Christopher Eichler, Andreas Wallraff
• Abstract要約: キュービットドライブラインコンポーネントの非線形性は、単一キュービットゲートの忠実性に制限を与える。 我々は、コヒーレンス制限エラーが2～4ドル、リークが6～5ドル以下の任意の角度のシングルキュービットゲートを実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 43.97138136532209
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The ability to execute high-fidelity operations is crucial to scaling up quantum devices to large numbers of qubits. However, signal distortions originating from non-linear components in the control lines can limit the performance of single-qubit gates. In this work, we use a measurement based on error amplification to characterize and correct the small single-qubit rotation errors originating from the non-linear scaling of the qubit drive rate with the amplitude of the programmed pulse. With our hardware, and for a 15-ns pulse, the rotation angles deviate by up to several degrees from a linear model. Using purity benchmarking, we find that control errors reach $2\times 10^{-4}$, which accounts for half of the total gate error. Using cross-entropy benchmarking, we demonstrate arbitrary-angle single-qubit gates with coherence-limited errors of $2\times 10^{-4}$ and leakage below $6\times 10^{-5}$. While the exact magnitude of these errors is specific to our setup, the presented method is applicable to any source of non-linearity. Our work shows that the non-linearity of qubit drive line components imposes a limit on the fidelity of single-qubit gates, independent of improvements in coherence times, circuit design, or leakage mitigation when not corrected for.
• Abstract（参考訳）: 高忠実度操作を実行する能力は、量子デバイスを大量の量子ビットにスケールアップするために不可欠である。 しかし、制御ライン内の非線形成分に由来する信号歪みは、単一ビットゲートの性能を制限することができる。 本研究では,プログラムパルスの振幅と量子ビット駆動速度の非線形スケーリングから生じる小さな単一量子ビット回転誤差を特徴付け,補正するために,誤差増幅に基づく測定を行う。 われわれのハードウェアと15-nsのパルスでは、回転角は線形モデルから最大数度ずれる。 purity benchmarkingを使用することで、制御エラーが2\times 10^{-4}$に達することが分かり、これはゲートエラー全体の半分を占める。 クロスエントロピーベンチマークを用いて、コヒーレンス制限誤差が2\times 10^{-4}$で6\times 10^{-5}$未満の任意の角度のシングルキュービットゲートを示す。 これらの誤差の正確な大きさは我々の設定に特有であるが、提案手法は任意の非線形性源に適用できる。 提案手法は,コヒーレンス時間の改善や回路設計,修正されていない場合のリーク緩和などとは無関係に,単一キュービットゲートの忠実性に限界を課していることを示す。

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