論文の概要: Long-Range $ZZ$ Interaction via Resonator-Induced Phase in Superconducting Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.16617v1
- Date: Thu, 29 Aug 2024 15:24:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-30 13:23:15.039531
- Title: Long-Range $ZZ$ Interaction via Resonator-Induced Phase in Superconducting Qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおける共振器誘起相によるLong-Range$ZZ$相互作用
- Authors: Xiang Deng, Wen Zheng, Xudong Liao, Haoyu Zhou, Yangyang Ge, Jie Zhao, Dong Lan, Xinsheng Tan, Yu Zhang, Shaoxiong Li, Yang Yu,
- Abstract要約: 共振器誘起位相ゲートに基づく3つの共振器と1次マイクロ波で駆動される3つの共振器を用いた新しい多モード結合方式を提案し、量子ビット間の相互作用距離を$Z$に拡張する。
我々は、フリースペクトル範囲(FSR)1.3GHzにおいて、CZゲートの忠実度が160ns以内の99.9%を超えることを示すとともに、駆動パルスの最適化により、残りの光子を0.2GHzのFSRで100ns以内の10～3$に削減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.30641318218974
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting quantum computing emerges as one of leading candidates for achieving quantum advantage. However, a prevailing challenge is the coding overhead due to limited quantum connectivity, constrained by nearest-neighbor coupling among superconducting qubits. Here, we propose a novel multimode coupling scheme using three resonators driven by in-phase and quadrature microwaves, based on the resonator-induced phase gate, to extend the $ZZ$ interaction distance between qubits. We demonstrate a CZ gate fidelity exceeding 99.9\% within 160 ns at free spectral range (FSR) of 1.3 GHz, and by optimizing driving pulses, we further reduce the residual photon to nearly $10^{-3}$ within 100 ns at FSR of 0.2 GHz. These facilitate the long-range CZ gate over separations reaching sub-meters, thus significantly enhancing qubit connectivity and making a practical step towards the scalable integration and modularization of quantum processors. Specifically, our approach supports the implementation of quantum error correction codes requiring high connectivity, such as low-density parity check codes that paves the way to achieving fault-tolerant quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子コンピューティングは、量子優位性を達成するための主要な候補の1つとして出現する。
しかし、一般的な課題は、超伝導量子ビット間の最も近い隣り合うカップリングによって制約される、量子接続の制限によるコーディングオーバーヘッドである。
本稿では、共振器誘起位相ゲートに基づく3つの共振器と二次マイクロ波で駆動される2つの共振器を用いて、量子ビット間の相互作用距離を$ZZ$に拡張する新しい多モード結合方式を提案する。
我々は、フリースペクトル範囲(FSR)が1.3GHzの160 ns以内で99.9\%を超えるCZゲート忠実度を示し、運転パルスを最適化することにより、残り光子を0.2GHzのFSRで100 ns以内の10^{-3}$に削減する。
これにより、サブメーターに達する分離を超越した長距離CZゲートが実現され、量子ビット接続が大幅に向上し、量子プロセッサのスケーラブルな統合とモジュール化に向けた実用的なステップが実現される。
具体的には、フォールトトレラントな量子コンピューティングを実現するための、低密度パリティチェックコードなど、高接続性を必要とする量子エラー訂正符号の実装を支援する。
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