論文の概要: Low-loss interconnects for modular superconducting quantum processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.02751v1
• Date: Mon, 6 Feb 2023 12:57:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-02-07 16:48:01.810123
• Title: Low-loss interconnects for modular superconducting quantum processors
• Title（参考訳）: モジュラー超電導量子プロセッサの低損失相互接続
• Abstract要約: 純アルミニウム同軸ケーブルとオンチップインピーダンストランスを用いた低損失配線について報告する。 これらの相互接続を用いて、5つの量子モジュールをモジュール間量子状態移動とベル状態の忠実度を最大99%まで連結する。 結果は、大規模超伝導量子プロセッサのモジュラーアプローチとして実現可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.903845602878302
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Scaling is now a key challenge in superconducting quantum computing. One solution is to build modular systems in which smaller-scale quantum modules are individually constructed and calibrated, and then assembled into a larger architecture. This, however, requires the development of suitable interconnects. Here, we report low-loss interconnects based on pure aluminium coaxial cables and on-chip impedance transformers featuring quality factors up to $8.1 \times 10^5$, which is comparable to the performance of our transmon qubits fabricated on single-crystal sapphire substrate. We use these interconnects to link five quantum modules with inter-module quantum state transfer and Bell state fidelities up to 99\%. To benchmark the overall performance of the processor, we create maximally-entangled, multi-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states. The generated inter-module four-qubit GHZ state exhibits 92.0\% fidelity. We also entangle up to 12 qubits in a GHZ state with $55.8 \pm 1.8\%$ fidelity, which is above the genuine multipartite entanglement threshold of 1/2. These results represent a viable modular approach for large-scale superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子コンピューティングでは、スケーリングが重要な課題となっている。 1つの解決策は、小さな量子モジュールを個別に構築、調整し、より大きなアーキテクチャに組み立てるモジュラーシステムを構築することである。 しかし、これは適切な相互接続の開発を必要とする。 ここでは, 純アルミニウム同軸ケーブルとオンチップインピーダンストランスフォーマを用いた低損失配線を, 単結晶サファイア基板上に作製したトランスモン量子ビットの性能に匹敵する品質因子を最大8.1 \times 10^5$で報告する。 これらの相互接続を用いて、5つの量子モジュールとモジュール間量子状態転送とベル状態フィディティを99\%までリンクする。 プロセッサ全体の性能をベンチマークするために、最大に絡み合ったマルチキュービットのGreenberger-Horne-Zeilinger状態(GHZ)を作成する。 生成したモジュール間4量子GHZ状態は92.0\%の忠実度を示す。 また、GHZ状態の最大12キュービットは55.8 pm 1.8\%$フィリティであり、これは真のマルチパーティライトのエンタングル化閾値の1/2以上である。 これらの結果は、大規模超伝導量子プロセッサにとって有効なモジュラーアプローチである。

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