論文の概要: Charge-parity switching effects and optimisation of transmon-qubit design parameters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.17168v1
• Date: Fri, 29 Sep 2023 12:05:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-02 14:15:49.653162
• Title: Charge-parity switching effects and optimisation of transmon-qubit design parameters
• Title（参考訳）: 電荷パリティスイッチング効果とトランスモン量子ビット設計パラメータの最適化
• Authors: Miha Papi\v{c}, Jani Tuorila, Adrian Auer, In\'es de Vega, Amin Hosseinkhani
• Abstract要約: 正確な誤差モデルによって導かれる量子ビット設計パラメータの偏見的な選択は、量子プロセッサの性能向上に重要な役割を果たす。 2つの量子ビット間の制御Zゲートにおいて,電荷パリティスイッチングが準粒子関連誤差の原因となることを示す。 我々の系統分析は洞察を与え、次世代のトランスモンベースの量子プロセッサの開発のための指針となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Enhancing the performance of noisy quantum processors requires improving our understanding of error mechanisms and the ways to overcome them. A judicious selection of qubit design parameters, guided by an accurate error model, plays a pivotal role in improving the performance of quantum processors. In this study, we identify optimal ranges for qubit design parameters, grounded in comprehensive noise modeling. To this end, we commence by analyzing a previously unexplored error mechanism that can perturb diabatic two-qubit gates due to charge-parity switches caused by quasiparticles. We show that such charge-parity switching can be the dominant quasiparticle-related error source in a controlled-Z gate between two qubits. Moreover, we also demonstrate that quasiparticle dynamics, resulting in uncontrolled charge-parity switches, induce a residual longitudinal interaction between qubits in a tunable-coupler circuit. Our analysis of optimal design parameters is based on a performance metric for quantum circuit execution that takes into account the fidelity and frequencies of the appearance of both single and two-qubit gates in the circuit. This performance metric together with a detailed noise model enables us to find an optimal range for the qubit design parameters. Substantiating our findings through exact numerical simulations, we establish that fabricating quantum chips within this optimal parameter range not only augments the performance metric but also ensures its continued improvement with the enhancement of individual qubit coherence properties. Conversely, straying from the optimal parameter range can lead to the saturation of the performance metric. Our systematic analysis offers insights and serves as a guiding framework for the development of the next generation of transmon-based quantum processors.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い量子プロセッサの性能向上には、エラーメカニズムの理解と克服方法の改善が必要です。 正確な誤差モデルによって導かれる量子ビット設計パラメータの偏見的な選択は、量子プロセッサの性能向上に重要な役割を果たす。 本研究では,包括的雑音モデルに基づく量子ビット設計パラメータの最適範囲を同定する。 この目的のために, 準粒子による電荷パリティスイッチによるディアバティックな2量子ビットゲートの摂動が可能な, 従来未検討の誤差機構を解析し始める。 これらの電荷パリティスイッチングは、2つのキュービット間の制御zゲートにおいて支配的な準粒子関連エラー源となり得る。 さらに、制御不能な電荷パリティスイッチを生じる準粒子のダイナミクスが、チューナブルカップラー回路におけるキュービット間の残留長周期相互作用を誘導することを示した。 最適設計パラメータの解析は、回路内の単一および2量子ビットゲートの出現の忠実性と周波数を考慮に入れた量子回路実行性能指標に基づいている。 この性能指標と詳細なノイズモデルにより、量子ビット設計パラメータの最適範囲を求めることができる。 数値シミュレーションにより, 量子チップを最適パラメータ範囲内に構築することで, 性能指標を増大させるだけでなく, 個々の量子ビットコヒーレンス特性の強化による改良を継続できることを確認した。 逆に、最適パラメータ範囲からの傾きは、性能指標の飽和につながる可能性がある。 我々の系統分析は洞察を与え、次世代のトランスモンベースの量子プロセッサの開発のための指針となる。

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