論文の概要: Ultrafast Superconducting Qubit Readout with the Quarton Coupler
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.15664v1
- Date: Sat, 24 Feb 2024 00:39:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-27 17:29:22.699241
- Title: Ultrafast Superconducting Qubit Readout with the Quarton Coupler
- Title（参考訳）: quarton couplerを用いた超高速超伝導量子ビット再生
- Authors: Yufeng Ye, Jeremy B. Kline, Sean Chen, Kevin P. O'Brien
- Abstract要約: State-of-the-art Readoutは、キュービットとそのリードアウト共振器間の分散クロスカー結合に基づいている。
本稿では、クォートンカプラを用いてトランスモンキュービットと読み出し共振器との間の大きな(250MHzを超える)クロスカーを容易にする新しい方式を提案する。
完全なマスター方程式シミュレーションは、99%以上の読み出し時間とQND忠実度で5 nsの読み出し時間を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4571671739637337
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Fast, high-fidelity, and quantum nondemolition (QND) qubit readout is an
essential element of quantum information processing. For superconducting
qubits, state-of-the-art readout is based on a dispersive cross-Kerr coupling
between a qubit and its readout resonator. The resulting readout can be
high-fidelity and QND, but readout times are currently limited to the order of
50 ns due to the dispersive cross-Kerr of magnitude 10 MHz. Here, we present a
new readout scheme that uses the quarton coupler to facilitate a large (greater
than 250 MHz) cross-Kerr between a transmon qubit and its readout resonator.
Full master equation simulations show a 5 ns readout time with greater than 99%
readout and QND fidelity. Unlike state-of-the-art dispersive readout, the
proposed "quartonic readout" scheme relies on a transmon with linearized
transitions as the readout resonator. Such operational points are found from a
detailed theoretical treatment and parameter study of the coupled system. The
quartonic readout circuit is also experimentally feasible and preserves the
coherence properties of the qubit. Our work reveals a new path for
order-of-magnitude improvements of superconducting qubit readout by engineering
nonlinear light-matter couplings in parameter regimes unreachable by existing
designs.
- Abstract（参考訳）: 高速、高忠実、量子非退化(qnd)量子ビット読み出しは、量子情報処理の重要な要素である。
超伝導量子ビットでは、最先端の読み出しは量子ビットと読み出し共振器の間の分散クロスカーカップリングに基づいている。
結果の読み出し時間は高忠実度とQNDであるが、現在の読み出し時間は10MHzの分散クロスカーのために50 nsに制限されている。
ここでは、クォートンカプラを用いてトランスモンキュービットと読み出し共振器との間の大きな(250MHzを超える)クロスカーを容易にする新しい読み出し方式を提案する。
完全なマスター方程式シミュレーションは、99%以上の読み出し時間とQND忠実度で5 nsの読み出し時間を示す。
最先端の分散読み出しとは異なり、提案された「四重項読み出し」方式は、線形化遷移を読み出し共振器とするトランスモンに依存する。
このような操作点は、結合系の詳細な理論的処理とパラメータ研究から得られる。
クォートニック・リードアウト回路も実験的に実現可能であり、キュービットのコヒーレンス特性を保っている。
本研究は,既存の設計では到達不能なパラメータ系における非線形光マッターカップリングによる超電導量子ビット読み出しの桁違い性向上のための新しい経路を明らかにする。
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