論文の概要: Optical readout of a superconducting qubit using a scalable
piezo-optomechanical transducer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06026v2
- Date: Thu, 2 Nov 2023 16:31:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-03 16:29:51.512710
- Title: Optical readout of a superconducting qubit using a scalable
piezo-optomechanical transducer
- Title（参考訳）: スケーラブルピエゾ-オプトメカニカルトランスデューサを用いた超伝導量子ビットの光読み出し
- Authors: T.C. van Thiel, M.J. Weaver, F. Berto, P. Duivestein, M. Lemang, K.L.
Schuurman, M. \v{Z}emli\v{c}ka, F. Hijazi, A.C. Bernasconi, E. Lachman, M.
Field, Y. Mohan, F.K. de Vries, C.C. Bultink, J. van Oven, J.Y. Mutus, R.
Stockill, S. Gr\"oblacher
- Abstract要約: 超伝導量子プロセッサは、サイズと計算能力に大きな進歩をもたらした。
多数の超伝導量子ビットを動作させることによる実用的極低温限界は、さらなるスケーリングのボトルネックとなっている。
同軸ケーブルを介して接続された超伝導トランスモンキュービットの光ファイバによる高忠実なマルチショット光読み出しを実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting quantum processors have made significant progress in size and
computing potential. As a result, the practical cryogenic limitations of
operating large numbers of superconducting qubits are becoming a bottleneck for
further scaling. Due to the low thermal conductivity and the dense optical
multiplexing capacity of telecommunications fiber, converting qubit signal
processing to the optical domain using microwave-to-optics transduction would
significantly relax the strain on cryogenic space and thermal budgets. Here, we
demonstrate high-fidelity multi-shot optical readout through an optical fiber
of a superconducting transmon qubit connected via a coaxial cable to a fully
integrated piezo-optomechanical transducer. Using a demolition readout
technique, we achieve a multi-shot readout fidelity of >0.99 at 6 $\mu$W of
optical power transmitted into the cryostat with as few as 200 averages,
without the use of a quantum-limited amplifier. With improved frequency
matching between the transducer and the qubit readout resonator, we anticipate
that single-shot optical readout is achievable. Due to the small footprint
(<0.15mm$^2$) and the modular fiber-based architecture, this device platform
has the potential to scale towards use with thousands of qubits. Our results
illustrate the potential of piezo-optomechanical transduction for
low-dissipation operation of large quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサは、サイズと計算能力に大きな進歩をもたらした。
その結果、多数の超伝導量子ビットを動作させることによる実用的極低温限界は、さらなるスケーリングのボトルネックとなっている。
電気通信繊維の低熱伝導率と高密度光多重化能力のため、マイクロ波から光への変換による量子ビット信号処理は低温空間と熱予算のひずみを著しく緩和する。
本稿では,同軸ケーブルを介して接続された超伝導トランスモンキュービットの光ファイバと,ピエゾ-オプトメカニカルトランスデューサを完全統合した高忠実度マルチショット光読み出しを示す。
復調読み出し技術を用いて,量子制限増幅器を用いることなく,200平均以下でクライオスタットに送信される光パワーの最大6$\mu$Wにおいて,最大0.99のマルチショット読み出しフィリティを実現する。
トランスデューサと量子ビットリードアウト共振器の周波数マッチングの改善により,単発光リードアウトの実現が期待できる。
小さいフットプリント (0.15mm$^2$) とモジュラーファイバーベースのアーキテクチャのため、このデバイスプラットフォームは数千のキュービットで使用するためにスケールする可能性がある。
この結果から,大型量子プロセッサの低散逸動作に対する圧電オプトメカニカルトランスダクションの可能性が示唆された。
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