論文の概要: Photon-noise-tolerant dispersive readout of a superconducting qubit using a nonlinear Purcell filter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.04315v1
• Date: Fri, 8 Sep 2023 13:25:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-11 13:22:43.027273
• Title: Photon-noise-tolerant dispersive readout of a superconducting qubit using a nonlinear Purcell filter
• Title（参考訳）: 非線形パーセルフィルタを用いた超伝導量子ビットの光ノイズ耐性分散読み出し
• Authors: Yoshiki Sunada, Kenshi Yuki, Zhiling Wang, Takeaki Miyamura, Jesper Ilves, Kohei Matsuura, Peter A. Spring, Shuhei Tamate, Shingo Kono, Yasunobu Nakamura
• Abstract要約: リードアウト共振器の残留雑音光子は超伝導量子ビットの劣化の原因となる。 本研究では, 望ましくないデファス化過程を抑制する非線形パーセルフィルタを提案し, 実演する。 フィルタは、量子ビットのコヒーレンス時間を損なうことなく、高速で高忠実な読み出しを実現する効果的なツールとなる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.071080387325178
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Residual noise photons in a readout resonator become a major source of dephasing for a superconducting qubit when the resonator is optimized for a fast, high-fidelity dispersive readout. Here, we propose and demonstrate a nonlinear Purcell filter that suppresses such an undesired dephasing process without sacrificing the readout performance. When a readout pulse is applied, the filter automatically reduces the effective linewidth of the readout resonator, increasing the sensitivity of the qubit to the input field. The noise tolerance of the device we fabricated is shown to be enhanced by a factor of three relative to a device with a linear filter. The measurement rate is enhanced by another factor of three by utilizing the bifurcation of the nonlinear filter. A readout fidelity of 99.4% and a QND fidelity of 99.2% are achieved using a 40-ns readout pulse. The nonlinear Purcell filter will be an effective tool for realizing a fast, high-fidelity readout without compromising the coherence time of the qubit.
• Abstract（参考訳）: 読み出し共振器内の残留雑音光子は、高速で高忠実な分散読み出しに最適化された場合、超伝導量子ビットの劣化の主な原因となる。 本稿では、読み出し性能を犠牲にすることなく、望ましくないデフォーカス処理を抑制する非線形パーセルフィルタを提案する。 読み出しパルスが印加されると、フィルタは読み出し共振器の有効ライン幅を自動的に低減し、入力フィールドへのqubitの感度を高める。 私たちが作製した装置の耐雑音性は、線形フィルタを有する装置に対して3倍の係数で向上することが示されている。 非線形フィルタの分岐を利用して測定率を3の別の係数で向上する。 読み出し忠実度99.4%、QND忠実度99.2%は40nsの読み出しパルスを用いて達成される。 非線形パーセルフィルタは、量子ビットのコヒーレンス時間を損なうことなく高速かつ高忠実な読み出しを実現するための有効なツールとなる。

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