論文の概要: A logical qubit-design with geometrically tunable error-resistibility
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.08138v1
- Date: Mon, 13 May 2024 19:32:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-15 15:47:11.118556
- Title: A logical qubit-design with geometrically tunable error-resistibility
- Title（参考訳）: 幾何的に調整可能な誤差抵抗性を持つ論理的量子ビット設計
- Authors: Reja H. Wilke, Leonard W. Pingen, Thomas Köhler, Sebastian Paeckel,
- Abstract要約: 超伝導量子ビット(SCQ)をマイクロ波空洞モードに結合した論理量子ビットのセットアップを提案する。
我々の設計はBose-Hubbard wheel (BHW)で最近発見された幾何安定化機構に基づいている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.46873264197900916
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Breaking the error-threshold would mark a milestone in establishing quantum advantage for a wide range of relevant problems. One possible route is to encode information redundantly in a logical qubit by combining several noisy qubits, providing an increased robustness against external perturbations. We propose a setup for a logical qubit built from superconducting qubits (SCQs) coupled to a microwave cavity-mode. Our design is based on a recently discovered geometric stabilizing mechanism in the Bose-Hubbard wheel (BHW), which manifests as energetically well-separated clusters of many-body eigenstates. We investigate the impact of experimentally relevant perturbations between SCQs and the cavity on the spectral properties of the BHW. We show that even in the presence of typical fabrication uncertainties, the occurrence and separation of clustered many-body eigenstates is extremely robust. Introducing an additional, frequency-detuned SCQ coupled to the cavity yields duplicates of these clusters, that can be split up by an on-site potential. We show that this allows to (i) redundantly encode two logical qubit states that can be switched and read out efficiently and (ii) can be separated from the remaining many-body spectrum via geometric stabilization. We demonstrate at the example of an X-gate that the proposed logical qubit reaches single qubit-gate fidelities $>0.999$ in experimentally feasible temperature regimes $\sim10-20\,\mathrm{mK}$.
- Abstract（参考訳）: エラー閾値を破ることは、幅広い関連する問題に対する量子的優位性を確立するためのマイルストーンとなるだろう。
可能な1つのルートは、複数のノイズ量子ビットを組み合わせて論理量子ビットに冗長に情報を符号化し、外部摂動に対するロバスト性を高めることである。
超伝導量子ビット(SCQ)をマイクロ波空洞モードに結合した論理量子ビットのセットアップを提案する。
我々の設計はBose-Hubbard wheel (BHW)で最近発見された幾何安定化機構に基づいており、これは多体固有状態のエネルギー的によく分離されたクラスターとして表される。
SCQと空洞の摂動がBHWのスペクトル特性に及ぼす影響について検討した。
典型的な製造不確実性が存在する場合でも,集団化された多体固有状態の発生と分離は極めて堅牢であることを示す。
キャビティに結合された追加の周波数変調SCQの導入は、これらのクラスターの重複を生じさせ、オンサイト電位によって分割することができる。
これが許されることを示す。
i) 効率よく切り換えて読み出すことができる2つの論理量子状態の冗長な符号化
(ii) は幾何安定化により残りの多体スペクトルから分離することができる。
X-ゲートの例において、提案された論理量子ビットが実験的に実現可能な温度レジーム$\sim10-20\,\mathrm{mK}$において、単一量子ビットゲートフィデリティ$>0.999$に達することを示す。
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