論文の概要: High-precision pulse calibration of tunable couplers for high-fidelity two-qubit gates in superconducting quantum processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.15041v1
• Date: Sat, 19 Oct 2024 08:55:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-22 13:18:10.573938
• Title: High-precision pulse calibration of tunable couplers for high-fidelity two-qubit gates in superconducting quantum processors
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサにおける高忠実性2量子ゲートのための可変カプラの高精度パルス校正
• Authors: Tian-Ming Li, Jia-Chi Zhang, Bing-Jie Chen, Kaixuan Huang, Hao-Tian Liu, Yong-Xi Xiao, Cheng-Lin Deng, Gui-Han Liang, Chi-Tong Chen, Yu Liu, Hao Li, Zhen-Ting Bao, Kui Zhao, Yueshan Xu, Li Li, Yang He, Zheng-He Liu, Yi-Han Yu, Si-Yun Zhou, Yan-Jun Liu, Xiaohui Song, Dongning Zheng, Zhong-Cheng Xiang, Yun-Hao Shi, Kai Xu, Heng Fan,
• Abstract要約: 本稿では,キュービットとカプラの強い結合を利用したパルス校正手法を実験的に導入し,実験を行った。 本手法は, カプラフラックスパルス過渡波の短時間および長時間のステップ応答を直接測定する。 ダイアバティックCZおよびiSWAPゲートを99.61pm0.04%および99.82pm0.02%の忠実度で実装し,本手法の有効性を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.085187014541432
• License:
• Abstract: For superconducting quantum processors, stable high-fidelity two-qubit operations depend on precise flux control of the tunable coupler. However, the pulse distortion poses a significant challenge to the control precision. Current calibration methods, which often rely on microwave crosstalk or additional readout resonators for coupler excitation and readout, tend to be cumbersome and inefficient, especially when couplers only have flux control. Here, we introduce and experimentally validate a novel pulse calibration scheme that exploits the strong coupling between qubits and couplers, eliminating the need for extra coupler readout and excitation. Our method directly measures the short-time and long-time step responses of the coupler flux pulse transient, enabling us to apply predistortion to subsequent signals using fast Fourier transformation and deconvolution. This approach not only simplifies the calibration process but also significantly improves the precision and stability of the flux control. We demonstrate the efficacy of our method through the implementation of diabatic CZ and iSWAP gates with fidelities of $99.61\pm0.04\%$ and $99.82\pm0.02\%$, respectively, as well as a series of diabatic CPhase gates with high fidelities characterized by cross-entropy benchmarking. The consistency and robustness of our technique are further validated by the reduction in pulse distortion and phase error observed across multilayer CZ gates. These results underscore the potential of our calibration and predistortion method to enhance the performance of two-qubit gates in superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサでは、安定な高忠実度2量子ビット演算はチューナブルカプラの正確なフラックス制御に依存する。 しかし、パルス歪みは制御精度に重大な課題をもたらす。 現在のキャリブレーション法は、カプラの励起と読み出しにマイクロ波クロストークや追加の読み出し共振器に依存することが多いが、特にカプラがフラックス制御しか持たない場合、複雑で非効率である。 そこで本研究では,キュービットとカプラの強い結合を利用したパルス校正方式を導入,実験的に検証し,カプラの読み出しや励起の必要性を排除した。 提案手法は, カプラフラックスパルス過渡現象の短時間および長時間のステップ応答を直接測定し, 高速フーリエ変換とデコンボリューションを用いて, 後続の信号に事前歪みを適用できるようにする。 このアプローチはキャリブレーション過程を単純化するだけでなく、フラックス制御の精度と安定性を大幅に改善する。 本手法の有効性は,それぞれ99.61 pm0.04 %$と99.82 pm0.02 %$のダイアバティック CZ と iSWAP ゲートの実装,およびクロスエントロピーベンチマークにより特徴付けられる高いフィアバティック CPhase ゲートの一連の実装によって実証される。 また, 多層CZゲートで観測されるパルス歪みの低減と位相誤差の低減により, 本手法の整合性とロバスト性をさらに検証した。 これらの結果は、超伝導量子プロセッサにおける2量子ゲートの性能を高めるために、キャリブレーションとプリ歪法の可能性を強調している。

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