論文の概要: Multi-Purpose Architecture for Fast Reset and Protective Readout of Superconducting Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.21332v1
• Date: Wed, 31 Jul 2024 04:44:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-01 12:47:12.369392
• Title: Multi-Purpose Architecture for Fast Reset and Protective Readout of Superconducting Qubits
• Title（参考訳）: 超電導量子ビットの高速リセットと保護読み出しのための多目的アーキテクチャ
• Authors: Jiayu Ding, Yulong Li, He Wang, Guangming Xue, Tang Su, Chenlu Wang, Weijie Sun, Feiyu Li, Yujia Zhang, Yang Gao, Jun Peng, Zhi Hao Jiang, Yang Yu, Haifeng Yu, Fei Yan,
• Abstract要約: 制御および読み出し中に超伝導量子ビットの高速リセットと保護を可能にする新しい多目的アーキテクチャを提案する。 本設計では、2つのオンチップ・ダイプレクサを2つの伝送線路で接続し、高域分岐は、キュービット周波数以上の読み出し共振器を最適に割り当てるためのフラットパスバンドを提供する。 トランスモンの量子ビットを最初の励起状態から基底状態に100nsでリセットし, 残留個体数が2.7%に達することを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.833934622405998
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The ability to fast reset a qubit state is crucial for quantum information processing. However, to actively reset a qubit requires engineering a pathway to interact with a dissipative bath, which often comes with the cost of reduced qubit protection from the environment. Here, we present a novel multi-purpose architecture that enables fast reset and protection of superconducting qubits during control and readout. In our design, two on-chip diplexers are connected by two transmission lines. The high-pass branch provides a flat passband for convenient allocation of readout resonators above the qubit frequencies, which is preferred for reducing measurement-induced state transitions. In the low-pass branch, we leverage a standing-wave mode below the maximum qubit frequency for a rapid reset. The qubits are located in the common stopband to inhibit dissipation during coherent operations. We demonstrate resetting a transmon qubit from its first excited state to the ground state in 100 ns, achieving a residual population of 2.7%, mostly limited by the thermal effect. The reset time may be further shortened to 27 ns by exploiting the coherent population inversion effect. We further extend the technique to resetting the qubit from its second excited state. Our approach promises scalable implementation of fast reset and qubit protection during control and readout, adding to the toolbox of dissipation engineering.
• Abstract（参考訳）: 量子ビット状態の高速リセットは、量子情報処理に不可欠である。 しかし、量子ビットを積極的にリセットするためには、放散浴と相互作用する経路が必要であり、しばしば環境からの量子ビット保護を減らすコストがかかる。 本稿では,超電導量子ビットの制御および読み出し時の高速リセットと保護を可能にする,新しい多目的アーキテクチャを提案する。 本設計では、2つのオンチップダイプレクサを2つの伝送線路で接続する。 高域分岐は、キュービット周波数以上の読み出し共振器を簡便に割り当てるための平坦なパスバンドを提供し、測定誘起状態遷移の低減に好適である。 低域分岐では、最大量子ビット周波数以下の定常波モードを用いて高速リセットを行う。 クビットはコヒーレント操作中の消散を抑制するため、共通のストップバンドに位置している。 トランスモンの量子ビットを最初の励起状態から基底状態に100nsでリセットし, 残留個体数は2.7%で, 主に熱効果によって制限された。 リセット時間は、コヒーレントな集団反転効果を利用して27nsにさらに短縮することができる。 さらに、量子ビットを第2の励起状態からリセットするように拡張する。 当社のアプローチでは,制御および読み出し中における高速リセットとキュービット保護のスケーラブルな実装を約束し,消散工学のツールボックスを付加する。

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