論文の概要: Reducing leakage of single-qubit gates for superconducting quantum
processors using analytical control pulse envelopes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.17757v1
- Date: Tue, 27 Feb 2024 18:48:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-28 14:56:16.503832
- Title: Reducing leakage of single-qubit gates for superconducting quantum
processors using analytical control pulse envelopes
- Title（参考訳）: 解析制御パルスエンベロープを用いた超伝導量子プロセッサ用単一量子ゲートのリーク低減
- Authors: Eric Hyypp\"a, Antti Veps\"al\"ainen, Miha Papi\v{c}, Chun Fai Chan,
Sinan Inel, Alessandro Landra, Wei Liu, J\"urgen Luus, Fabian Marxer, Caspar
Ockeloen-Korppi, Sebastian Orbell, Brian Tarasinski, and Johannes Heinsoo
- Abstract要約: 高速論理ゲートは、トランスモンのような非調和性の低い量子ビットに基づく超伝導量子プロセッサのリークエラーを増大させる。
本稿では,Adiabatic gate (FAST DRAG) によるフーリエアンサッツスペクトルチューニング微分除去法と高導出性 (HD) DRAG (HD) の2つの新しい解析手法を提案し,実験を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.40219976663139
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Improving the speed and fidelity of quantum logic gates is essential to reach
quantum advantage with future quantum computers. However, fast logic gates lead
to increased leakage errors in superconducting quantum processors based on
qubits with low anharmonicity, such as transmons. To reduce leakage errors, we
propose and experimentally demonstrate two new analytical methods, Fourier
ansatz spectrum tuning derivative removal by adiabatic gate (FAST DRAG) and
higher-derivative (HD) DRAG, both of which enable shaping single-qubit control
pulses in the frequency domain to achieve stronger suppression of leakage
transitions compared to previously demonstrated pulse shapes. Using the new
methods to suppress the $ef$-transition of a transmon qubit with an
anharmonicity of -212 MHz, we implement $R_X(\pi/2)$-gates with a leakage error
below $3.0 \times 10^{-5}$ down to a gate duration of 6.25 ns, which
corresponds to a 20-fold reduction in leakage compared to a conventional Cosine
DRAG pulse. Employing the FAST DRAG method, we further achieve an error per
gate of $(1.56 \pm 0.07)\times 10^{-4}$ at a 7.9-ns gate duration,
outperforming conventional pulse shapes both in terms of error and gate speed.
Furthermore, we study error-amplifying measurements for the characterization of
temporal microwave control pulse distortions, and demonstrate that
non-Markovian coherent errors caused by such distortions may be a significant
source of error for sub-10-ns single-qubit gates unless corrected using
predistortion.
- Abstract（参考訳）: 量子論理ゲートの速度と忠実性を改善することは、将来の量子コンピュータで量子優位に達するために不可欠である。
しかし、高速論理ゲートは、トランスモンのような非調和性の低い量子ビットに基づく超伝導量子プロセッサのリークエラーを増大させる。
そこで本研究では, 周波数領域に単一量子ビット制御パルスを配置することで, 従来実証されたパルス形状に比べて漏洩遷移の抑制が促進される, 断熱ゲート(高速ドラッグ)と高導出(hd)ドラッグによるフーリエ・アンサッツスペクトルチューニング導波路除去法を提案する。
212MHzの非調和性を持つトランモンキュービットの$ef$-transitionを抑えるための新しい手法を用いて、従来のコサインDRAGパルスに比べて20倍のリーク減少に相当する6.25 nsのゲート持続時間まで、$R_X(\pi/2)$-gatesを$3.0 \times 10^{-5}より低いリーク誤差で実装する。
FAST DRAG法を用いて、7.9 nsのゲート長で1ゲート当たりの誤差(1.56 \pm 0.07)\times 10^{-4}$)を更に達成し、誤差とゲート速度の両方で従来のパルス形状より優れる。
さらに, 時間的マイクロ波制御パルス歪みの特性評価のための誤差増幅測定を行い, この歪みによる非マルコフコヒーレント誤差が, プレ歪による補正がない限り, サブ10-ns単一量子ゲートの誤差の重要な源となることを実証した。
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