論文の概要: Quantum chip design optimization and automation in superconducting coupler architecture

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.13751v2
• Date: Fri, 15 Mar 2024 04:28:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-19 07:51:44.851033
• Title: Quantum chip design optimization and automation in superconducting coupler architecture
• Title（参考訳）: 超伝導カプラアーキテクチャにおける量子チップ設計の最適化と自動化
• Authors: Fei-Yu Li, Li-Jing Jin,
• Abstract要約: 超伝導カプラアーキテクチャは、スケーラブルで高性能な量子プロセッサに大きな可能性を示す。 レイアウトの観点からハイパフォーマンスの「Qubit-Coupler-Qubit (QCQ)」を効率的にかつ自動的に設計する方法はいまだ不明である。 レイアウトの幾何学的設計にのみ依存する重要なゼロカップリング条件を得る。 本稿では,超上界に到達するための最適レイアウト設計手法を提案し,効率的かつ高性能なレイアウト設計を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting coupler architecture demonstrates great potential for scalable and high-performance quantum processors, yet how to design efficiently and automatically 'Qubit-Coupler-Qubit (QCQ)' of high performance from the layout perspective remains obscure. In this work, this issue is studied for the first time resulting in three key findings. Firstly, we acquire the crucial zero-coupling condition that is only dependent on the geometric design of the layout. Secondly, the upper bound of the qubit-qubit effective coupling is found as $0.0822~ \omega_l/\beta_s^2$ which surprisingly depends only on the artificially pre-decided quantities $\omega_l, \beta_s$ instead of specific layouts. Thirdly, we propose an optimal layout design procedure to reach the very upper bound, leading to efficient and high-performance layout design. The effectiveness of the procedure has been demonstrated scrupulously using electromagnetic simulation experiments. As a stirring application, we report a state-of-the-art 3202 um long-range and scalable QCQ layout that is especially crucial to quantum error correction. Our work provides practical guides to optimize the performance of the existing coupler architecture, find out novel layouts, and further advance the progress of quantum chip design automation.
• Abstract（参考訳）: 超伝導カプラアーキテクチャは、スケーラブルで高性能な量子プロセッサにとって大きな可能性を示しているが、レイアウトの観点からハイパフォーマンスの「Qubit-Coupler-Qubit (QCQ)」を効率的にかつ自動的に設計する方法はいまだ不明である。 本研究は,3つの重要な知見が得られた結果として,本研究を初めて行った。 まず,レイアウトの幾何学的設計にのみ依存する重要なゼロカップリング条件を得る。 第二に、量子ビット有効結合の上限は$0.0822~ \omega_l/\beta_s^2$であり、これは特定のレイアウトではなく、人工的にあらかじめ決定された量$\omega_l, \beta_s$にのみ依存する。 第3に,超上界に到達するための最適レイアウト設計手法を提案し,効率的かつ高性能なレイアウト設計を実現する。 この方法の有効性は電磁シミュレーション実験を用いて精査的に実証されている。 スパイリングアプリケーションとして、量子誤り訂正に特に重要な長距離でスケーラブルなQCQレイアウトについて、最先端の3202を報告する。 我々の研究は、既存のカプラアーキテクチャの性能を最適化し、新しいレイアウトを見つけ、量子チップ設計の自動化をさらに進めるための実用的なガイドを提供する。

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