論文の概要: Mitigation of quantum crosstalk in cross-resonance based qubit
architectures
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.09995v2
- Date: Sun, 12 Nov 2023 13:01:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-14 21:00:57.826845
- Title: Mitigation of quantum crosstalk in cross-resonance based qubit
architectures
- Title（参考訳）: 相互共振型量子ビットアーキテクチャにおける量子クロストークの緩和
- Authors: Peng Zhao
- Abstract要約: 我々は、量子クロストークと周波数衝突の両方を受動的に緩和するCRゲートベースのトランスモンアーキテクチャを導入する。
高速かつ高忠実なCRゲートをサポートするために,XY結合を維持しながらZZクロストークを抑制可能であることを示す。
この研究は、大規模量子プロセッサにおける量子クロストークの抑制とゲート忠実性の改善に有用である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.23558342809427
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Cross-resonance (CR) gate architecture that exploits fixed-frequency
transmon qubits and fixed couplings is a leading candidate for quantum
computing. Nonetheless, without the tunability of qubit parameters such as
qubit frequencies and couplings, gate operations can be limited by the presence
of quantum crosstalk arising from the always-on couplings. When increasing
system sizes, this can become even more serious considering frequency
collisions caused by fabrication uncertainties. Here, we introduce a CR
gate-based transmon architecture with passive mitigation of both quantum
crosstalk and frequency collisions. Assuming typical parameters, we show that
ZZ crosstalk can be suppressed while maintaining XY couplings to support fast,
high-fidelity CR gates. The architecture also allows one to go beyond the
existing literature by extending the operating regions in which fast,
high-fidelity CR gates are possible, thus alleviating the frequency-collision
issue. To examine the practicality, we analyze the CR gate performance in
multiqubit lattices and provide an intuitive model for identifying and
mitigating the dominant source of error. For the state-of-the-art precision in
setting frequencies, we further investigate its impact on the gates. We find
that ZZ crosstalk and frequency collisions can be largely mitigated for
neighboring qubits, while interactions beyond near neighbor qubits can
introduce new frequency collisions. As the strength is typically at the sub-MHz
level, adding weak off-resonant drives to selectively shift qubits can mitigate
the collisions. This work could be useful for suppressing quantum crosstalk and
improving gate fidelities in large-scale quantum processors based on
fixed-frequency qubits and fixed couplings.
- Abstract（参考訳）: 固定周波数トランスモン量子ビットと固定結合を利用するクロス共鳴(CR)ゲートアーキテクチャは量子コンピューティングの主要な候補である。
それでも、量子ビット周波数やカップリングのような量子ビットパラメータのチューニングがなければ、ゲート操作は常時オンカップリングから生じる量子クロストークの存在によって制限される。
システムサイズを増加させると、製造の不確実性に起因する周波数衝突を考えるとさらに深刻になる可能性がある。
本稿では,量子クロストークと周波数衝突の両方をパッシブに緩和するcrゲートベースのトランスモンアーキテクチャを提案する。
典型的なパラメータを仮定すると、高速かつ高忠実なCRゲートをサポートするために、XY結合を維持しながらZZクロストークを抑えることができる。
このアーキテクチャは、高速で高忠実なCRゲートが可能な動作領域を拡張して、既存の文献を超越することを可能にし、周波数衝突問題を緩和する。
実用性を検討するため,マルチビット格子におけるCRゲート性能を解析し,エラーの原因を特定するための直感的なモデルを提案する。
周波数設定における最先端の精度について,ゲートへの影響をさらに検討する。
ZZクロストークと周波数衝突は近隣の量子ビットに対して大きく緩和できるが、近隣の量子ビット以外の相互作用は新たな周波数衝突をもたらす。
強度は典型的にはサブmhzレベルであるため、量子ビットを選択的にシフトする弱いオフ共振ドライブを追加することで衝突を緩和できる。
この研究は、固定周波数量子ビットと固定結合に基づく大規模量子プロセッサの量子クロストークの抑制とゲートフィダリティの改善に有用である。
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