論文の概要: Using Cryogenic CMOS Control Electronics To Enable A Two-Qubit
Cross-Resonance Gate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.11538v2
- Date: Wed, 9 Aug 2023 17:29:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-10 18:11:29.679059
- Title: Using Cryogenic CMOS Control Electronics To Enable A Two-Qubit
Cross-Resonance Gate
- Title（参考訳）: 2kビットのクロス共振ゲートを実現するCryogenic CMOSコントロールエレクトロニクス
- Authors: Devin L. Underwood, Joseph A. Glick, Ken Inoue, David J. Frank, John
Timmerwilke, Emily Pritchett, Sudipto Chakraborty, Kevin Tien, Mark Yeck,
John F. Bulzacchelli, Chris Baks, Pat Rosno, Raphael Robertazzi, Matthew
Beck, Rajiv V. Joshi, Dorothy Wisnieff, Daniel Ramirez, Jeff Ruedinger, Scott
Lekuch, Brian P. Gaucher and Daniel J. Friedman
- Abstract要約: CMOS回路からなる量子制御エレクトロニクスは、次世代の量子コンピューティングシステムにとって重要な関心事である。
14nm FinFET技術で作製されたCMOSベースのアプリケーション専用集積回路(ASIC)を用いて、量子ビット制御波形を生成し、シーケンスする。
出力周波数は4.5から5.5GHzで最大出力は-18dBmである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.13874791890223473
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Qubit control electronics composed of CMOS circuits are of critical interest
for next generation quantum computing systems. A CMOS-based application
specific integrated circuit (ASIC) fabricated in 14nm FinFET technology was
used to generate and sequence qubit control waveforms and demonstrate a
two-qubit cross resonance gate between fixed frequency transmons. The
controller was thermally anchored to the T = 4K stage of a dilution
refrigerator and the measured power was 23 mW per qubit under active control.
The chip generated single--side banded output frequencies between 4.5 and 5.5
GHz with a maximum power output of -18 dBm. Randomized benchmarking (RB)
experiments revealed an average number of 1.71 instructions per Clifford (IPC)
for single-qubit gates, and 17.51 IPC for two-qubit gates. A single-qubit error
per gate of $\epsilon_{\text{1Q}}$=8e-4 and two-qubit error per gate of
$\epsilon_\text{2Q}$=1.4e-2 is shown. A drive-induced Z-rotation is observed by
way of a rotary echo experiment; this observation is consistent with expected
qubit behavior given measured excess local oscillator (LO) leakage from the
CMOS chip. The effect of spurious drive induced Z-errors is numerically
evaluated with a two-qubit model Hamiltonian, and shown to be in good agreement
with measured RB data. The modeling results suggest the Z-error varies linearly
with pulse amplitude.
- Abstract（参考訳）: CMOS回路からなる量子制御エレクトロニクスは、次世代の量子コンピューティングシステムにとって重要な関心事である。
14nm FinFETで作製したCMOSベースのアプリケーション専用集積回路(ASIC)を用いて、量子ビット制御波形の生成とシーケンスを行い、固定周波数トランスモン間の2ビットクロス共鳴ゲートを実証した。
制御器は希釈冷凍機のT=4K段に熱的に固定され、測定電力は23mW/qubitであった。
出力周波数は4.5から5.5GHzで最大出力は-18dBmである。
RB (Randomized benchmarking) 実験により、シングルキュービットゲートではクリフォード (IPC) あたりの平均命令数は 1.71 であり、2キュービットゲートでは 17.51 IPC であった。
1ゲート当たり$\epsilon_{\text{1q}}$=8e-4、ゲート当たり$\epsilon_\text{2q}$=1.4e-2の1キュービット誤差を示す。
駆動誘起Z回転は回転エコー実験により観測され、この観測はCMOSチップから測定された過剰局所発振器(LO)リークに対する期待量子ビット挙動と一致している。
2ビットモデルハミルトニアンを用いて、スプリアス駆動によるZエラーの影響を数値的に評価し、測定されたRBデータと良好な一致を示した。
モデル化の結果,z誤差はパルス振幅と線形に変化することが示唆された。
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