論文の概要: Efficient initialization of fluxonium qubits based on auxiliary energy levels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.06267v1
• Date: Fri, 9 Feb 2024 09:30:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-12 17:29:12.538737
• Title: Efficient initialization of fluxonium qubits based on auxiliary energy levels
• Title（参考訳）: 補助エネルギーレベルに基づくフラクソニウム量子ビットの効率的な初期化
• Authors: Tenghui Wang, Feng Wu, Fei Wang, Xizheng Ma, Gengyan Zhang, Jianjun Chen, Hao Deng, Ran Gao, Ruizi Hu, Lu Ma, Zhijun Song, Tian Xia, Make Ying, Huijuan Zhan, Hui-Hai Zhao, Chunqing Deng
• Abstract要約: 量子電磁力学系は、マイクロ波駆動を通じて量子ビットと短寿命キャビティの間の状態を伝達する。 我々はフラキソニウムのフラックス・ツンタビリティを利用して、非計算量子ビット遷移と励起空洞との相互作用を可能にする。 提案手法は,量子ビットの2番目の励起状態の集団を同時に除去し,大規模フラキソニウムプロセッサに容易に組み込むことが可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.239682092819574
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fast and high-fidelity qubit initialization is crucial for low-frequency qubits such as fluxonium, and in applications of many quantum algorithms and quantum error correction codes. In a circuit quantum electrodynamics system, the initialization is typically achieved by transferring the state between the qubit and a short-lived cavity through microwave driving, also known as the sideband cooling process in atomic system. Constrained by the selection rules from the parity symmetry of the wavefunctions, the sideband transitions are only enabled by multi-photon processes which requires multi-tone or strong driving. Leveraging the flux-tunability of fluxonium, we circumvent this limitation by breaking flux symmetry to enable an interaction between a non-computational qubit transition and the cavity excitation. With single-tone sideband driving, we realize qubit initialization with a fidelity exceeding 99% within a duration of 300 ns, robust against the variation of control parameters. Furthermore, we show that our initialization scheme has a built-in benefit in simultaneously removing the second-excited state population of the qubit, and can be easily incorporated into a large-scale fluxonium processor.
• Abstract（参考訳）: 高速かつ高忠実な量子ビット初期化はフラクソニウムのような低周波量子ビットや多くの量子アルゴリズムや量子誤り訂正符号の応用において重要である。 回路量子力学系において、初期化は一般に原子系のサイドバンド冷却過程として知られるマイクロ波駆動によって量子ビットと短寿命キャビティの間の状態を伝達することによって達成される。 波動関数のパリティ対称性から選択規則に制約された側バンド遷移は、マルチトーンまたは強い駆動を必要とする多光子過程によってのみ有効となる。 フラックスニウムのフラックスチューナビリティを利用して、フラックス対称性を破ることでこの制限を回避し、非計算キュービット遷移とキャビティ励起との相互作用を可能にする。 単調サイドバンド駆動では,300 nsで99%以上の忠実度を持つ量子ビット初期化を実現し,制御パラメータの変動に対して頑健である。 さらに, この初期化方式は, 量子ビットの2番目の励起状態の集団を同時に除去し, 大規模フラキソニウムプロセッサに容易に組み込むことができることを示す。

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