論文の概要: Error per single-qubit gate below $10^{-4}$ in a superconducting qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.08690v1
• Date: Fri, 17 Feb 2023 04:43:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-20 15:48:39.891839
• Title: Error per single-qubit gate below $10^{-4}$ in a superconducting qubit
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおける1量子ゲート当たりの誤差は10^{-4}$以下
• Authors: Zhiyuan Li, Pei Liu, Peng Zhao, Zhenyu Mi, Huikai Xu, Xuehui Liang, Tang Su, Weijie Sun, Guangming Xue, Jing-Ning Zhang, Weiyang Liu, Yirong Jin, and Haifeng Yu
• Abstract要約: 長いコヒーレンス時間を持つトランモンキュービットを作製し,平均ゲート誤差が10～4ドル未満の単一キュービットゲートを実演する。 このデモンストレーションは、単一量子ゲートの平均忠実度がトランスモン量子ビット系で到達できる上限を延長する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.29906536440178
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Implementing arbitrary single-qubit gates with near perfect fidelity is among the most fundamental requirements in gate-based quantum information processing. In this work, we fabric a transmon qubit with long coherence times and demonstrate single-qubit gates with the average gate error below $10^{-4}$, i.e. $(7.42\pm0.04)\times10^{-5}$ by randomized benchmarking (RB). To understand the error sources, we experimentally obtain an error budget, consisting of the decoherence errors lower bounded by $(4.62\pm0.04)\times10^{-5}$ and the leakage rate per gate of $(1.16\pm0.04)\times10^{-5}$. Moreover, we reconstruct the process matrices for the single-qubit gates by the gate set tomography (GST), with which we simulate RB sequences and obtain single-qubit fedlities consistent with experimental results. We also observe non-Markovian behavior in the experiment of long-sequence GST, which may provide guidance for further calibration. The demonstration extends the upper limit that the average fidelity of single-qubit gates can reach in a transmon-qubit system, and thus can be an essential step towards practical and reliable quantum computation in the near future.
• Abstract（参考訳）: 任意の単一量子ビットゲートを完全に近い忠実度で実装することは、ゲートベースの量子情報処理において最も基本的な要件である。 本研究では、長いコヒーレンス時間を持つトランスモンキュービットを作成し、平均ゲートエラーが10^{-4}$(7.42\pm0.04)\times10^{-5}$であるシングルキュービットゲートをランダム化ベンチマーク(rb)により実証する。 誤差源を理解するために,$(4.62\pm0.04)\times10^{-5}$とゲート当たりのリーク率(1.16\pm0.04)\times10^{-5}$からなる非一貫性誤差を実験的に求める。 さらに,ゲートセットトモグラフィー(GST)により単一量子ゲートのプロセス行列を再構成し,RB配列をシミュレートし,実験結果と整合した単一量子フェミリティを得る。 また、長周期GSTの実験において非マルコフ的挙動を観察し、さらなる校正のためのガイダンスを提供する。 この実験は、単一量子ビットゲートの平均忠実度がトランモン量子ビット系で到達できる上限を延長し、近い将来に実用的で信頼性の高い量子計算への重要なステップとなる。

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