論文の概要: Demonstrating a long-coherence dual-rail erasure qubit using tunable transmons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.08737v3
• Date: Wed, 20 Mar 2024 16:46:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-21 22:47:21.355037
• Title: Demonstrating a long-coherence dual-rail erasure qubit using tunable transmons
• Title（参考訳）: 可変トランスモンを用いた長コヒーレンスデュアルレール消去量子ビットの実証
• Authors: Harry Levine, Arbel Haim, Jimmy S. C. Hung, Nasser Alidoust, Mahmoud Kalaee, Laura DeLorenzo, E. Alex Wollack, Patricio Arrangoiz-Arriola, Amirhossein Khalajhedayati, Rohan Sanil, Hesam Moradinejad, Yotam Vaknin, Aleksander Kubica, David Hover, Shahriar Aghaeimeibodi, Joshua Ari Alcid, Christopher Baek, James Barnett, Kaustubh Bawdekar, Przemyslaw Bienias, Hugh Carson, Cliff Chen, Li Chen, Harut Chinkezian, Eric M. Chisholm, Andrew Clifford, R. Cosmic, Nicole Crisosto, Alexander M. Dalzell, Erik Davis, J. Mitch D'Ewart, Sandra Diez, Nathan D'Souza, Philipp T. Dumitrescu, Essam Elkhouly, Michael Fang, Yawen Fang, Steven T. Flammia, Matthew J. Fling, Gabriel Garcia, M. Kabeer Gharzai, Alexey V. Gorshkov, Mason J. Gray, Sebastian Grimberg, Arne L. Grimsmo, Connor T. Hann, Yuan He, Steven Heidel, Sean Howell, Matthew Hunt, Joseph K. Iverson, Ignace Jarrige, Liang Jiang, William M. Jones, Rassul Karabalin, Peter J. Karalekas, Andrew J. Keller, Davide Lasi, Menyoung Lee, Victor Ly, Gregory S. MacCabe, Neha Mahuli, Guillaume Marcaud, Matthew H. Matheny, Sam McArdle, Gavin McCabe, Gabe Merton, Cody Miles, Ashley Milsted, Anurag Mishra, Lorenzo Moncelsi, Mahdi Naghiloo, Kyungjoo Noh, Eric Oblepias, Gerson Ortuno, John Clai Owens, Jason Pagdilao, Ashley Panduro, J. -P. Paquette, Rishi N. Patel, Gregory A. Peairs, David J. Perello, Eric C. Peterson, Sophia Ponte, Harald Putterman, Gil Refael, Philip Reinhold, Rachel Resnick, Omar A. Reyna, Roberto Rodriguez, Jefferson Rose, Alex H. Rubin, Marc Runyan, Colm A. Ryan, Abdulrahman Sahmoud, Thomas Scaffidi, Bhavik Shah, Salome Siavoshi, Prasahnt Sivarajah, Trenton Skogland, Chun-Ju Su, Loren J. Swenson, Jared Sylvia, Stephanie M. Teo, Astrid Tomada, Giacomo Torlai, Mark Wistrom, Kailing Zhang, Ido Zuk, Aashish A. Clerk, Fernando G. S. L. Brandão, Alex Retzker, Oskar Painter,
• Abstract要約: 共振結合された一対のトランスモンからなる「デュアルレール量子ビット」が高コヒーレントな消去量子ビットを形成することを示す。 我々は、チェック毎に0.1%$ dephasingエラーを導入しながら、消去エラーの中間回路検出を実演する。 この研究は、ハードウェア効率の量子誤り訂正のための魅力的なビルディングブロックとして、トランスモンベースのデュアルレールキュービットを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 59.63080344946083
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction with erasure qubits promises significant advantages over standard error correction due to favorable thresholds for erasure errors. To realize this advantage in practice requires a qubit for which nearly all errors are such erasure errors, and the ability to check for erasure errors without dephasing the qubit. We demonstrate that a "dual-rail qubit" consisting of a pair of resonantly coupled transmons can form a highly coherent erasure qubit, where transmon $T_1$ errors are converted into erasure errors and residual dephasing is strongly suppressed, leading to millisecond-scale coherence within the qubit subspace. We show that single-qubit gates are limited primarily by erasure errors, with erasure probability $p_\text{erasure} = 2.19(2)\times 10^{-3}$ per gate while the residual errors are $\sim 40$ times lower. We further demonstrate mid-circuit detection of erasure errors while introducing $< 0.1\%$ dephasing error per check. Finally, we show that the suppression of transmon noise allows this dual-rail qubit to preserve high coherence over a broad tunable operating range, offering an improved capacity to avoid frequency collisions. This work establishes transmon-based dual-rail qubits as an attractive building block for hardware-efficient quantum error correction.
• Abstract（参考訳）: 消去量子ビットによる量子誤差補正は、消去誤差に有利なしきい値のため、標準誤差補正よりも大きな利点を期待できる。 この利点を実現するには、ほとんど全てのエラーが消去エラーであるキュービットと、そのキュービットを軽視することなく消去エラーをチェックする能力が必要である。 共振結合された一対のトランモンからなる「デュアルレールキュービット」は、高いコヒーレントな消去キュービットを形成し、そこではトランモン$T_1$エラーが消去エラーに変換され、残留劣化が強く抑制され、キュービット部分空間内でミリ秒スケールのコヒーレンスをもたらすことを示した。 単一キュービットゲートは、主に消去誤差によって制限され、消去確率は$p_\text{erasure} = 2.19(2)\times 10^{-3}$ であり、残差は$\sim 40$ 以下である。 さらに、チェック毎に$< 0.1\%$ dephasingエラーを導入しながら、消去エラーの中間回路検出を実証する。 最後に、トランスモンノイズの抑制により、広帯域の可変動作域における高コヒーレンスを保ち、周波数衝突を回避する能力の向上が期待できることを示す。 この研究は、ハードウェア効率の量子誤り訂正のための魅力的なビルディングブロックとして、トランスモンベースのデュアルレールキュービットを確立する。

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