論文の概要: Towards universal gate synthesis and error correction in transmon qudits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.04496v1
- Date: Thu, 8 Dec 2022 18:59:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 17:11:53.558271
- Title: Towards universal gate synthesis and error correction in transmon qudits
- Title（参考訳）: トランスモンquditsにおけるユニバーサルゲート合成と誤り訂正に向けて
- Authors: Laurin E. Fischer, Alessandro Chiesa, Francesco Tacchino, Daniel J.
Egger, Stefano Carretta, Ivano Tavernelli
- Abstract要約: ゲートベースの量子コンピュータは通常、量子ビットと呼ばれる2次元単位の情報を符号化して処理する。
我々は、トランスモン量子ビットの論理空間を高励起レベルまで拡張する超伝導量子プロセッサを設計する。
トランスモンクォートに量子ビットメモリを符号化した組込み誤り訂正シーケンスは、純粋に強調されるノイズから保護可能であることを数値的に示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 59.29999469236434
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Gate-based quantum computers typically encode and process information in
two-dimensional units called qubits. Using $d$-dimensional qudits instead may
offer intrinsic advantages, including more efficient circuit synthesis,
problem-tailored encodings and embedded error correction. In this work, we
design a superconducting qudit-based quantum processor wherein the logical
space of transmon qubits is extended to higher-excited levels. We propose a
universal gate set featuring a two-qudit cross-resonance entangling gate, for
which we predict fidelities beyond $99\%$ in the $d=4$ case of ququarts with
realistic experimental parameters. Furthermore, we present a decomposition
routine that compiles general qudit unitaries into these elementary gates. As a
proof-of-concept application, we numerically demonstrate that an embedded error
correction sequence that encodes a qubit memory in a transmon ququart can
successfully protect against pure dephasing noise. We conclude that universal
qudit control -- a valuable extension to the operational toolbox of
superconducting quantum information processing -- is within reach of current
transmon-based architectures.
- Abstract（参考訳）: ゲートベースの量子コンピュータは通常、情報を量子ビットと呼ばれる2次元単位にエンコードし処理する。
代わりに$d$-dimensional quditsを使用することで、より効率的な回路合成、問題調整エンコーディング、組込み誤り訂正などの本質的な利点が得られる。
本研究では,トランスモン量子ビットの論理空間を高励起レベルに拡張した超伝導量子プロセッサを設計する。
本稿では,2量子共振共振ゲートを特徴とする普遍ゲートセットを提案し,実測実験パラメータを持つクォートの$d=4$の場合において,99\%以上の忠実度を予測できる。
さらに、一般的なquditユニタリをこれらの基本ゲートにコンパイルする分解ルーチンを提案する。
概念実証アプリケーションとして,トランモンクォート内のキュービットメモリを符号化した組込み誤り訂正シーケンスが,純粋に劣化するノイズから保護できることを数値的に示す。
我々は、超伝導量子情報処理の運用ツールボックスの貴重な拡張であるuniversal qudit controlが、現在のtransmonベースのアーキテクチャの範囲内にあると結論づける。
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