論文の概要: Decay-protected superconducting qubit with fast control enabled by integrated on-chip filters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.08906v1
• Date: Wed, 14 Feb 2024 02:44:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-15 17:10:07.595623
• Title: Decay-protected superconducting qubit with fast control enabled by integrated on-chip filters
• Title（参考訳）: 集積オンチップフィルタによる高速制御による劣化保護超伝導量子ビット
• Authors: Aashish Sah, Suman Kundu, Heikki Suominen, Qiming Chen, Mikko M\"ott\"onen
• Abstract要約: 超伝導量子ビットの低調波制御は、高速な単一量子ビットゲート、長いコヒーレンス時間、熱負荷の低減を同時に促進する。 我々は、共振周波数で停止帯域を示し、低調波周波数で超強結合を示す量子ビットドライブのオンチップフィルタを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.005640013222183
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Subharmonic control of superconducting qubits simultaneously facilitates fast single-qubit gates, long coherence times, and reduced thermal load. However, its implementation requires a very strong coupling of the drive line to the qubit or an excessively strong microwave signal. To address this challenge, we introduce on-chip filters of the qubit drive that exhibit a stopband at the resonance frequency and ultra-strong coupling at the subharmonic frequency. The on-chip filters are designed to demonstrate qubit $T_1$ in the millisecond range while enabling fast gates of tens of nanoseconds with subharmonic control. For a resonant drive, we experimentally show a maximum of 200-fold improvement in the measured $T_1$ and a factor of 220 suppression in the measured Rabi frequency at the stopband. Furthermore, we successfully implemented subharmonic driving of Rabi oscillations with a $\pi$-pulse duration of 12 ns. Our demonstration of on-chip filters and the resulting introduction of efficient subharmonic driving in a two-dimensional quantum processor paves the way for a scalable qubit architecture with reduced thermal load and noise from the control line.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットのサブハーモニック制御は、高速単一量子ビットゲート、長いコヒーレンス時間、熱負荷の低減を同時に行う。 しかし、その実装は、駆動線をキュービットまたは過度に強いマイクロ波信号に非常に強い結合を必要とする。 この課題に対処するために、サブハーモニック周波数における共振周波数と超強結合の停止帯域を示す量子ビットドライブのオンチップフィルタを導入する。 オンチップフィルタはミリ秒範囲で量子ビット$t_1$を示すよう設計されており、サブハーモニック制御で数十ナノ秒の高速ゲートを可能にする。 共振器駆動では、測定値であるT_1$の最大200倍改善と、測定値であるRabi周波数の220の抑制効果を実験的に示す。 さらに,ラビ振動のサブハーモニック駆動を12 nsの$\pi$パルス時間で実現した。 オンチップフィルタの実証と2次元量子プロセッサにおける効率的なサブハーモニック駆動の導入は、熱負荷と制御ラインからのノイズを低減したスケーラブルな量子ビットアーキテクチャへの道を開く。

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