論文の概要: Single-Shot Readout of a Superconducting Qubit Using a Thermal Detector
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.03668v2
- Date: Thu, 13 Apr 2023 15:16:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-14 20:16:00.387470
- Title: Single-Shot Readout of a Superconducting Qubit Using a Thermal Detector
- Title（参考訳）: 熱検出器を用いた超電導量子ビットの単発再生
- Authors: Andr\'as M. Gunyh\'o, Suman Kundu, Jian Ma, Wei Liu, Sakari Niemel\"a,
Giacomo Catto, Vasilii Vadimov, Visa Vesterinen, Priyank Singh, Qiming Chen,
Mikko M\"ott\"onen
- Abstract要約: 超感度ボルメータを用いた超伝導量子ビットの単発読み出し実験を行った。
読み出し時間は13.9mmathrms$で、1発の忠実度は0.618で、主にキュービットのエネルギー緩和時間によって制限される。
将来的には、チップ設計と実験装置の大幅な改良により、高忠実度シングルショット読み出しが達成される可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.837737053136668
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Measuring the state of qubits is one of the fundamental operations of a
quantum computer. Currently, state-of-the-art high-fidelity single-shot readout
of superconducting qubits relies on parametric amplifiers at the millikelvin
stage. However, parametric amplifiers are challenging to scale beyond hundreds
of qubits owing to practical size and power limitations. Nanobolometers have a
multitude of properties that are advantageous for scalability and have recently
shown sensitivity and speed promising for qubit readout, but such thermal
detectors have not been demonstrated for this purpose. In this work, we utilize
an ultrasensitive bolometer in place of a parametric amplifier to
experimentally demonstrate single-shot qubit readout. With a readout duration
of $13.9~\mu\mathrm{s}$, we achieve a single-shot fidelity of 0.618 which is
mainly limited by the energy relaxation time of the qubit, $T_1 =
28~\mu\mathrm{s}$. Without the $T_1$ errors, we find the fidelity to be 0.927.
In the future, high-fidelity single-shot readout may be achieved by
straightforward improvements to the chip design and experimental setup, and
perhaps most interestingly by the change of the bolometer absorber material to
reduce the readout time to the hundred-nanosecond level and beyond.
- Abstract（参考訳）: 量子ビットの状態を測定することは量子コンピュータの基本的な操作の1つである。
現在、超伝導量子ビットの最先端の高忠実度シングルショット再生はミリケルビン段階のパラメトリック増幅器に依存している。
しかし、パラメトリック増幅器は、実用的なサイズと電力制限のために数百キュービットを超えるスケールが難しい。
ナノボロメーターはスケーラビリティに有利な多数の特性を持ち、最近qubit読み出しに有望な感度と速度を示しているが、このような熱検出器はこの目的のために実証されていない。
本研究では,パラメトリック増幅器の代わりに超感度ボルメータを用い,単発キュービット読み出し実験を行った。
読み出し時間は 13.9~\mu\mathrm{s}$ であり、シングルショット忠実度は 0.618 であり、これは主に qubit のエネルギー緩和時間 $t_1 = 28~\mu\mathrm{s}$ によって制限される。
T_1$エラーがなければ、忠実度は0.927となる。
将来的には、チップの設計と実験的なセットアップが簡単に改善され、ボロメーター吸収材が変更され、読み出し時間が100ナノ秒以上になったことで、高精細なシングルショット読み出しが達成されるかもしれない。
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