論文の概要: Single Flux Quantum-Based Digital Control of Superconducting Qubits in a
Multi-Chip Module
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.05696v1
- Date: Fri, 13 Jan 2023 18:37:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-16 15:28:39.354788
- Title: Single Flux Quantum-Based Digital Control of Superconducting Qubits in a
Multi-Chip Module
- Title（参考訳）: 多チップモジュールにおける超伝導量子ビットの単一磁束量子ベースディジタル制御
- Authors: Chuan-Hong Liu, Andrew Ballard, David Olaya, Daniel R. Schmidt, John
Biesecker, Tammy Lucas, Joel Ullom, Shravan Patel, Owen Rafferty, Alexander
Opremcak, Kenneth Dodge, Vito Iaia, Tianna McBroom, Jonathan L. Dubois, Pete
F. Hopkins, Samuel P. Benz, Britton L. T. Plourde, Robert McDermott
- Abstract要約: フォノンによるQP中毒を抑制するマルチチップモジュールアーキテクチャを提案する。
本研究では,SFQに基づく量子ビット制御の初期実現において達成されたゲート誤差のオーダー・オブ・マグニチュード・リダクションであるクリフォードゲートあたり1.2(1)%の誤差を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.5906786952554
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The single flux quantum (SFQ) digital superconducting logic family has been
proposed for the scalable control of next-generation superconducting qubit
arrays. In the initial implementation, SFQ-based gate fidelity was limited by
quasiparticle (QP) poisoning induced by the dissipative on-chip SFQ driver
circuit. In this work, we introduce a multi-chip module architecture to
suppress phonon-mediated QP poisoning. Here, the SFQ elements and qubits are
fabricated on separate chips that are joined with In bump bonds. We use
interleaved randomized benchmarking to characterize the fidelity of SFQ-based
gates, and we demonstrate an error per Clifford gate of 1.2(1)%, an
order-of-magnitude reduction over the gate error achieved in the initial
realization of SFQ-based qubit control. We use purity benchmarking to quantify
the contribution of incoherent error at 0.96(2)%; we attribute this error to
photon-mediated QP poisoning mediated by the resonant mm-wave antenna modes of
the qubit and SFQ-qubit coupler. We anticipate that a straightforward redesign
of the SFQ driver circuit to limit the bandwidth of the SFQ pulses will
eliminate this source of infidelity, allowing SFQ-based gates with fidelity
approaching theoretical limits, namely 99.9% for resonant sequences and 99.99%
for more complex pulse sequences involving variable pulse-to-pulse separation.
- Abstract（参考訳）: 次世代超伝導量子ビットアレイのスケーラブルな制御のために、single flux quantum (sfq) digital superconducting logicファミリが提案されている。
最初の実装では、SFQに基づくゲート忠実度は、消散性SFQドライバ回路によって誘導される準粒子(QP)中毒によって制限された。
本稿では,フォノンを媒介とするqp中毒を抑制するマルチチップモジュールアーキテクチャを提案する。
ここで、sfq要素とキュービットは、インバンプ結合と結合した別々のチップ上に作られる。
我々は,sfqベースのゲートの忠実性を特徴付けるためにインターリーブされたランダム化ベンチマークを用いて,クリフォードゲート当たりの誤差が1.2(1)%であること,sfqベースの量子ビット制御の初期実現で達成されたゲートエラーに対する桁違いの低減を示す。
純度ベンチマークを用いて0.96(2)%の非コヒーレント誤差の寄与を定量し、この誤差をqubitおよびsfq-qubit結合器の共振mm波アンテナモードを媒介とする光子媒介qp中毒と比較した。
我々は、sfqパルスの帯域幅を制限するsfqドライバ回路の簡易な再設計により、この不確かさの源を取り除き、共振シーケンスの99.9%、可変パルス対パルス分離を伴うより複雑なパルスシーケンスの99.99%という理論上の限界に忠実なsfqベースのゲートが近づくことを期待している。
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