論文の概要: All-Pass Readout for Robust and Scalable Quantum Measurement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.01375v1
• Date: Sun, 3 Mar 2024 02:38:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-06 21:45:49.106812
• Title: All-Pass Readout for Robust and Scalable Quantum Measurement
• Title（参考訳）: ロバストでスケーラブルな量子計測のための全パス読み出し
• Authors: Alec Yen, Yufeng Ye, Kaidong Peng, Jennifer Wang, Gregory Cunningham, Michael Gingras, Bethany M. Niedzielski, Hannah Stickler, Kyle Serniak, Mollie E. Schwartz, Kevin P. O'Brien
• Abstract要約: 我々は、全パス共振器を用いた超伝導量子ビットの伝送方式による分散読み出しを提案する。 これは、リードアウト信号が出力に向かって優先的に減衰するように、フィードラインを一方の端で意図的にミスマッチする典型的な読み出し方式とは対照的である。 我々は,600 nsで平均98.1%のシングルショット忠実度を持つ量子ビット読み出しを実証し,より大きな分散シフトの効果を評価するために,シェルビングプロトコルを実装し,300 nsで99.0%の忠実度を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.391069189743219
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Robust and scalable multiplexed qubit readout will be essential to the realization of a fault-tolerant quantum computer. To this end, we propose and demonstrate transmission-based dispersive readout of a superconducting qubit using an all-pass resonator that preferentially emits readout photons in one direction. This is in contrast to typical readout schemes, which intentionally mismatch the feedline at one end so that the readout signal preferentially decays toward the output. We show that this intentional mismatch creates scaling challenges, including larger spread of effective resonator linewidths due to non-ideal impedance environments and added infrastructure for impedance matching. Our proposed "all-pass readout" architecture avoids the need for intentional mismatch and aims to enable reliable, modular design of multiplexed qubit readout, thus improving the scaling prospects of quantum computers. We design and fabricate an all-pass readout resonator that demonstrates insertion loss below 1.17 dB at the readout frequency and a maximum insertion loss of 1.53 dB across its full bandwidth for the lowest three states of a transmon qubit. We demonstrate qubit readout with an average single-shot fidelity of 98.1% in 600 ns; to assess the effect of larger dispersive shift, we implement a shelving protocol and achieve a fidelity of 99.0% in 300 ns.
• Abstract（参考訳）: 堅牢でスケーラブルな多重量子ビット読み出しは、フォールトトレラントな量子コンピュータの実現に不可欠である。 そこで本研究では,光子を優先的に1方向に出力する全パス共振器を用いて,超伝導量子ビットの伝送ベースの分散可読化を提案する。 これは、一端のフィードラインを意図的にミスマッチさせ、読み出し信号が優先的に出力に向かって減衰する典型的な読み出し方式とは対照的である。 この意図的なミスマッチは、非理想インピーダンス環境による効果的な共振器線路幅の拡大やインピーダンスマッチングのためのインフラストラクチャの追加など、スケーリングの課題を生じさせる。 提案する"all-pass readout"アーキテクチャは,意図的なミスマッチを回避し,多重量子ビット読み出しの信頼性とモジュール設計の実現を目的としている。 我々は、全帯域にわたって1.17dB未満の挿入損失と1.53dBの最大挿入損失を示す全パス読み出し共振器を、トランスモン量子ビットの最低3つの状態に対して設計・製造する。 我々は,600 nsで平均98.1%のシングルショット忠実度でqubit読み出しを行い,分散シフトの効果を評価するため,シェルビングプロトコルを実装し,300 nsで99.0%の忠実性を達成する。

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