論文の概要: Sub-Harmonic Control of a Fluxonium Qubit via a Purcell-Protected Flux Line
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.00495v2
- Date: Thu, 11 Sep 2025 10:07:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-12 16:52:24.022256
- Title: Sub-Harmonic Control of a Fluxonium Qubit via a Purcell-Protected Flux Line
- Title（参考訳）: パーセル検出フラックス線によるフラクソニウム量子ビットのサブハーモニック制御
- Authors: Johannes Schirk, Florian Wallner, Longxiang Huang, Ivan Tsitsilin, Niklas Bruckmoser, Leon Koch, David Bunch, Niklas J. Glaser, Gerhard B. P. Huber, Martin Knudsen, Gleb Krylov, Achim Marx, Frederik Pfeiffer, Lea Richard, Federico A. Roy, João H. Romeiro, Malay Singh, Lasse Södergren, Etienne Dionis, Dominique Sugny, Max Werninghaus, Klaus Liegener, Christian M. F. Schneider, Stefan Filipp,
- Abstract要約: 制御チャネルを通した量子ビット崩壊を除去する超伝導フラクソニウム量子ビットの制御スキームを実証する。
フラックスラインにローパスフィルタを加えることで、フラックスバイアスが可能となり、同時にフラックスロニウム量子ビットをコヒーレントに制御することができる。
我々は、最大11光子サブハーモニックドライブによるコヒーレント制御を実証し、フラキソニウムポテンシャルの強い非線形性を強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Protecting qubits from environmental noise while maintaining strong coupling for fast high-fidelity control is a central challenge for quantum information processing. Here, we demonstrate a control scheme for superconducting fluxonium qubits that eliminates qubit decay through the control channel by suppressing the environmental density of states at the transition frequency. Adding a low-pass filter on the flux line allows for flux-biasing and, at the same time, coherently controlling the fluxonium qubit by parametrically driving it at integer fractions of its transition frequency. We compare the filtered to the unfiltered configuration and find a five times longer $T_1$, and ten times improved $T_2$-echo time in the filtered case. We demonstrate coherent control with up to 11-photon sub-harmonic drives, highlighting the strong non-linearity of the fluxonium potential. Measured Rabi frequencies and drive-induced frequency shifts show excellent agreement with numerical and analytical models. Furthermore, we show the equivalence of a 3-photon sub-harmonic drive to an on-resonance drive by benchmarking sub-harmonic gate fidelities above 99.94$\,$%. These results open up a scalable path for full qubit control through a single Purcell-protected channel, providing strong suppression of control-induced decoherence and enabling wiring-efficient superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 高速高忠実度制御のための強い結合を維持しつつ、環境騒音からキュービットを保護することは、量子情報処理における中心的な課題である。
ここでは、遷移周波数における状態の環境密度を抑えることにより、制御チャネルを介してクビット崩壊を除去する磁束量子ビットの超伝導制御方式を示す。
フラックスラインにローパスフィルタを加えることで、フラックスバイアスが可能となり、同時に、遷移周波数の整数分数でパラメトリック駆動することで、フラクソニウムキュービットをコヒーレントに制御することができる。
フィルタされたフィルタをフィルタされていない構成と比較すると、フィルタされたケースでは5倍の$T_1$と10倍の$T_2$-echo時間が得られる。
我々は、最大11光子サブハーモニックドライブによるコヒーレント制御を実証し、フラキソニウムポテンシャルの強い非線形性を強調した。
測定されたRabi周波数と駆動誘起周波数シフトは、数値モデルと解析モデルとよく一致している。
さらに、99.94$\,$%以上のサブハーモニックゲート忠実度をベンチマークすることで、3光子サブハーモニックドライブとオン共鳴ドライブの等価性を示す。
これらの結果は、単一パーセル保護チャネルを通じて完全な量子ビット制御のためのスケーラブルな経路を開き、制御誘起デコヒーレンスを強く抑制し、配線効率のよい超伝導量子プロセッサを実現する。
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