論文の概要: Scheme for parity-controlled multi-qubit gates with superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.00719v2
• Date: Mon, 10 Apr 2023 09:05:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 20:54:31.822963
• Title: Scheme for parity-controlled multi-qubit gates with superconducting qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットを持つパリティ制御多ビットゲートのスキーム
• Authors: Kasper Sangild Christensen, Nikolaj Thomas Zinner, Morten Kjaergaard
• Abstract要約: マルチキュービットパリティ制御ゲート(PCG)をネイティブにサポートした超伝導回路デバイスを提案する。 PCGは隣接するキュービットのマルチキュービットパリティ演算子に基づいてパリティアンシラ上でローテーションを行うゲートである。 このデバイスは,プロセス忠実度が99%を超えると,30 nsで4量子PCGを実行可能であることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Multi-qubit parity measurements are at the core of many quantum error correction schemes. Extracting multi-qubit parity information typically involves using a sequence of multiple two-qubit gates. In this paper, we propose a superconducting circuit device with native support for multi-qubit parity-controlled gates (PCG). These are gates that perform rotations on a parity ancilla based on the multi-qubit parity operator of adjacent qubits, and can be directly used to perform multi-qubit parity measurements. The circuit consists of a set of concatenated Josephson ring modulators and effectively realizes a set of transmon-like qubits with strong longitudinal nearest-neighbor couplings. PCGs are implemented by applying microwave drives to the parity ancilla at specific frequencies. We investigate the scheme's performance with numerical simulation using realistic parameter choices and decoherence rates, and find that the device can perform four-qubit PCGs in 30 ns with process fidelity surpassing 99%. Furthermore, we study the effects of parameter disorder and spurious coupling between next-nearest neighboring qubits. Our results indicate that this approach to realizing PCGs constitute an interesting candidate for near-term quantum error correction experiments.
• Abstract（参考訳）: マルチ量子ビットパリティ測定は、多くの量子誤差補正スキームの中核である。 マルチキュービットパリティ情報の抽出は通常、複数の2キュービットゲートのシーケンスを使用する。 本稿では,マルチキュービットパリティ制御ゲート(PCG)をネイティブにサポートした超伝導回路デバイスを提案する。 これらは隣接するキュービットのマルチキュービットパリティ演算子に基づいてパリティアンシラ上で回転するゲートであり、直接マルチキュービットパリティ測定を行うために使用できる。 この回路は一組の連結ジョセフソン環変調器から構成されており、強い長手近傍結合を持つトランモン様量子ビットの集合を効果的に実現している。 PCGは特定の周波数でパリティアンシラにマイクロ波駆動を適用することで実装される。 実測パラメータ選択とデコヒーレンス率を用いて数値シミュレーションを行い,30 nsで4量子PCGを動作させることで,プロセス忠実度が99%を超えることを確かめた。 さらに, パラメータ障害と隣接量子ビット間の疎結合の影響について検討した。 以上の結果から,pcgの実現に向けたアプローチは,短期的量子誤差補正実験の興味深い候補であることが示唆された。

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