論文の概要: High-Fidelity, Frequency-Flexible Two-Qubit Fluxonium Gates with a Transmon Coupler

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.06087v1
• Date: Wed, 12 Apr 2023 18:08:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-14 16:39:21.967237
• Title: High-Fidelity, Frequency-Flexible Two-Qubit Fluxonium Gates with a Transmon Coupler
• Title（参考訳）: トランスモンカップラを用いた高周波フレキシブル2量子フルクソニウムゲート
• Authors: Leon Ding, Max Hays, Youngkyu Sung, Bharath Kannan, Junyoung An, Agustin Di Paolo, Amir H. Karamlou, Thomas M. Hazard, Kate Azar, David K. Kim, Bethany M. Niedzielski, Alexander Melville, Mollie E. Schwartz, Jonilyn L. Yoder, Terry P. Orlando, Simon Gustavsson, Jeffrey A. Grover, Kyle Serniak, William D. Oliver
• Abstract要約: トランスモンカプラ(FTF)を介するフラキソニウム-フルオキソニウム二量子ゲートのアーキテクチャの提案と実証を行う。 FTFは、非計算状態を用いてゲートのより強い結合を可能にし、同時に静的制御相のエンタングレート(ZZ$)をkHzレベルまで抑制する。 FTFは様々なフラキソニウムゲートスキームに適用でき、ゲートの忠実度を改善し、不要な$ZZ$相互作用をパッシブに低減できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.42250061908039
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose and demonstrate an architecture for fluxonium-fluxonium two-qubit gates mediated by transmon couplers (FTF, for fluxonium-transmon-fluxonium). Relative to architectures that exclusively rely on a direct coupling between fluxonium qubits, FTF enables stronger couplings for gates using non-computational states while simultaneously suppressing the static controlled-phase entangling rate ($ZZ$) down to kHz levels, all without requiring strict parameter matching. Here we implement FTF with a flux-tunable transmon coupler and demonstrate a microwave-activated controlled-Z (CZ) gate whose operation frequency can be tuned over a 2 GHz range, adding frequency allocation freedom for FTF's in larger systems. Across this range, state-of-the-art CZ gate fidelities were observed over many bias points and reproduced across the two devices characterized in this work. After optimizing both the operation frequency and the gate duration, we achieved peak CZ fidelities in the 99.85-99.9\% range. Finally, we implemented model-free reinforcement learning of the pulse parameters to boost the mean gate fidelity up to $99.922\pm0.009\%$, averaged over roughly an hour between scheduled training runs. Beyond the microwave-activated CZ gate we present here, FTF can be applied to a variety of other fluxonium gate schemes to improve gate fidelities and passively reduce unwanted $ZZ$ interactions.
• Abstract（参考訳）: トランスモンカプラ (ftf, for fluxonium-transmon-fluxonium) を介する2量子ビットゲートのアーキテクチャを提案する。 フラクソニウム量子ビット間の直接結合にのみ依存するアーキテクチャとは対照的に、FTFは非計算状態を用いてゲートのより強い結合を可能にし、同時に静的制御相のエンタングレート(ZZ$)をkHzレベルまで抑制する。 ここでは、FTFをフラックス可変トランスモンカプラで実装し、2GHz帯で動作周波数を調整できるマイクロ波アクティブ制御Z(CZ)ゲートを実演し、大規模システムにおけるFTFの周波数割り当て自由度を付加する。 この範囲で、最先端のCZゲート忠実度は多くのバイアス点で観測され、この研究で特徴付けられる2つのデバイス間で再現された。 操作周波数とゲート持続時間の両方を最適化した後,99.85-99.9\%の範囲でピークCZ忠実度を達成した。 最後に, 平均ゲート忠実度を99.922\pm0.009\%$まで向上させるため, パルスパラメータのモデルフリー強化学習を行った。 ここではマイクロ波活性化CZゲートの他に、FTFは様々なフラキソニウムゲートスキームにも適用でき、ゲート特性を改善し、不要な$ZZ$相互作用を受動的に低減することができる。

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