論文の概要: Modeling and Suppressing Unwanted Parasitic Interactions in Superconducting Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.08318v1
- Date: Thu, 11 Jul 2024 09:07:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-12 18:09:27.584608
- Title: Modeling and Suppressing Unwanted Parasitic Interactions in Superconducting Circuits
- Title(参考訳): 超伝導回路における不要寄生相互作用のモデル化と抑制
- Authors: Xuexin Xu,
- Abstract要約: 超伝導量子ビットは、量子コンピュータ構築の最も有望な候補の一つである。
この論文は、2ビットと3ビットの回路における結合量子ビット間の寄生相互作用に対処する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.8780132973107815
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Superconducting qubits are among the most promising candidates for building quantum computers. Despite significant improvements in qubit coherence, achieving a fault-tolerant quantum computer remains a major challenge, largely due to imperfect gate fidelity. A key source of this infidelity is the parasitic interaction between coupled qubits, which this thesis addresses in two- and three-qubit circuits. This parasitic interaction causes a bending between computational and non-computational levels, leading to a parasitic ZZ interaction. The thesis first investigates the possibility of zeroing the ZZ interaction in two qubit combinations: a pair of interacting transmons, and a hybrid pair of a transmon coupled to a capacitively shunted flux qubit (CSFQ). The theory developed is used to accurately simulate experimental results from our collaborators, who measured a CSFQ-transmon pair with and without a cross-resonance (CR) gate. The strong agreement between theory and experiment motivated further study of a CR gate that achieves 99.9% fidelity in the absence of static ZZ interaction. Since the CR pulse adds an additional ZZ component to the static part, a new strategy called dynamical ZZ freedom is proposed to zero the total ZZ interaction. This strategy can be applied in all-transmon circuits to enable perfect entanglement. Based on these findings, a new two-qubit gate, the parasitic-free (PF) gate, is proposed. Additionally, the thesis explores how to utilize the ZZ interaction to enhance the performance of a controlled-Z gate. Lastly, the impact of a third qubit on two-qubit gate performance is examined, with several examples illustrating the properties of two-body ZZ and three-body ZZZ interactions in circuits with more than two qubits.
- Abstract(参考訳): 超伝導量子ビットは、量子コンピュータ構築の最も有望な候補の一つである。
量子ビットコヒーレンスが大幅に改善されているにもかかわらず、フォールトトレラントな量子コンピュータを実現することは、主に不完全なゲートの忠実さのために大きな課題である。
この不整合の重要な原因は結合量子ビット間の寄生的相互作用であり、これは2ビットと3ビットの回路で対処する。
この寄生的相互作用は、計算レベルと非計算レベルの間で曲がり、寄生的ZZ相互作用を引き起こす。
論文はまず、相互作用するトランモンのペアと、容量的に絞られたフラックス量子ビット(CSFQ)に結合されたトランスモンのハイブリッドペアの2つのキュービットの組み合わせでZZ相互作用をゼロにする可能性について研究した。
CSFQ-transmon pair with and without an cross-resonance (CR) gate。
理論と実験の間の強い合意は、静的ZZ相互作用が存在しない状態で99.9%の忠実性を達成するCRゲートのさらなる研究を動機づけた。
CRパルスは静的部分にZZ成分を追加するため、全ZZ相互作用をゼロにする動的ZZ自由と呼ばれる新しい戦略が提案される。
この戦略は完全な絡み合いを可能にするために全トランスモン回路に適用することができる。
これらの知見に基づき,新しい2ビットゲートである寄生自由ゲート(PF)を提案する。
さらに、制御Zゲートの性能を高めるためにZZインタラクションを利用する方法についても論じる。
最後に、2量子ビット以上の回路における2体ZZと3体ZZZの相互作用特性を例に、第3量子ビットが2量子ビットゲート性能に与える影響について検討した。
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