論文の概要: Comprehensive explanation of ZZ coupling in superconducting qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.15402v2
- Date: Thu, 26 Dec 2024 11:09:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-30 17:21:57.317315
- Title: Comprehensive explanation of ZZ coupling in superconducting qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおけるZZ結合の包括的説明
- Authors: Simon Pettersson Fors, Jorge Fernández-Pendás, Anton Frisk Kockum,
- Abstract要約: 超伝導量子コンピュータのスケールアップにおける大きな課題は、量子ビット間の不要な結合である。
本稿では,図式理論と状態割り当てアルゴリズムを含む解析的および数値的手法を紹介する。
本稿では,フラックス可変トランスモンカップラで接続された2つの固定周波数トランスモンキュービットからなるシステムについて紹介する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: A major challenge for scaling up superconducting quantum computers is unwanted couplings between qubits, which lead to always-on ZZ couplings that impact gate fidelities by shifting energy levels conditional on qubit states. To tackle this challenge, we introduce analytical and numerical techniques, including a diagrammatic perturbation theory and a state-assignment algorithm. Together, these tools enable us to explain the emergence of ZZ coupling in three linked pictures, where each picture tells us more about the underlying mechanisms creating the ZZ coupling. These pictures generalize previous efforts, which focused on specific setups and a single mechanism. The deeper understanding that we provide of the mechanisms behind the ZZ coupling facilitate finding parameter regions of weak and strong ZZ coupling. We showcase our techniques for a system consisting of two fixed-frequency transmon qubits connected by a flux-tunable transmon coupler. There, we find three types of parameter regions with zero or near-zero ZZ coupling, all of which are accessible with current technology. We furthermore find regions of strong ZZ coupling nearby, which may be used to implement adiabatic controlled-phase gates and quantum simulations. Our framework is applicable to many types of qubits and opens up for the design of large-scale quantum computers with improved gate fidelities.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子コンピュータのスケールアップにおける大きな課題は、クビット間の不要な結合であり、クビット状態に条件付きエネルギー準位をシフトすることでゲート忠実性に影響を与える常時オンのZZ結合をもたらす。
この課題に対処するために、図式摂動理論や状態割当てアルゴリズムを含む解析的および数値的手法を導入する。
これらのツールによって、3つのリンクされた画像にZZ結合の出現を説明することができ、各画像はZZ結合を生成するメカニズムについてより深く教えてくれる。
これらの写真は、特定の設定と単一のメカニズムに焦点を当てた以前の取り組みを一般化している。
ZZ結合の背後にあるメカニズムの深い理解により、弱いZZ結合と強いZZ結合のパラメータ領域の発見が容易になる。
本稿では,フラックス可変トランスモンカップラで接続された2つの固定周波数トランスモンキュービットからなるシステムについて紹介する。
そこでは,ZZ結合がゼロあるいはゼロに近い3種類のパラメータ領域が見つかる。
さらに, 近くのZZ結合の強い領域が, 断熱制御相ゲートや量子シミュレーションの実装に利用される可能性がある。
我々のフレームワークは様々な種類の量子ビットに適用可能であり、ゲート忠実度を向上した大規模量子コンピュータの設計のために開放される。
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