論文の概要: Sensitivity-Adapted Closed-Loop Optimization for High-Fidelity Controlled-Z Gates in Superconducting Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.17454v1
• Date: Mon, 23 Dec 2024 10:20:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 15:57:25.833205
• Title: Sensitivity-Adapted Closed-Loop Optimization for High-Fidelity Controlled-Z Gates in Superconducting Qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおける高密度制御Zゲートの感度適応閉ループ最適化
• Authors: Niklas J. Glaser, Federico A. Roy, Ivan Tsitsilin, Leon Koch, Niklas Bruckmoser, Johannes Schirk, João H. Romeiro, Gerhard B. P. Huber, Florian Wallner, Malay Singh, Gleb Krylov, Achim Marx, Lasse Södergren, Christian M. F. Schneider, Max Werninghaus, Stefan Filipp,
• Abstract要約: 7つのパラメータで定義した64ns長フーリエ系列パルスを用いて99.9%の制御Zゲート忠実度が得られることを示す。 この手法は超伝導量子プロセッサのチューニングと再校正に利用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Achieving fast and high-fidelity qubit operations is crucial for unlocking the potential of quantum computers. In particular, reaching low gate errors in two-qubit gates has been a long-standing challenge in the field of superconducting qubits due to their typically long duration relative to coherence times. To realize fast gates, we utilize the hybridization between fixed-frequency superconducting qubits with a strongly interacting coupler mode that is tunable in frequency. To reduce population leakage during required adiabatic passages through avoided level crossings, we employ a sensitivity-adaptive closed-loop optimization method to design complex pulse shapes. We compare the performance of Gaussian-square, Fourier-series, and piecewise-constant-slope (PiCoS) pulse parametrizations and are able to reach 99.9 % controlled-Z gate fidelity using a 64 ns long Fourier-series pulse defined by only seven parameters. These high-fidelity values are achieved by analyzing the optimized pulse shapes to identify and systematically mitigate signal-line distortions in the experiment. To improve the convergence speed of the optimization we implement an adaptive cost function, which continuously maximizes the sensitivity. The demonstrated method can be used for tune-up and recalibration of superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの可能性を解き明かすためには、高速かつ高忠実な量子ビット演算を実現することが不可欠である。 特に、2量子ビットゲートでの低ゲート誤差に到達することは、コヒーレンス時間に比して通常長く続くため、超伝導量子ビットの分野における長年にわたる課題である。 高速ゲートを実現するために、固定周波数超伝導量子ビットと周波数調整可能な強く相互作用するカプラモードのハイブリッド化を利用する。 そこで我々は,複雑なパルス形状を設計するために,感度適応型クローズループ最適化法を用いる。 ガウス正方形,フーリエ系列,PiCoSパルスパラメトリゼーションの性能を比較し、7つのパラメータで定義された64ns長フーリエ系列パルスを用いて99.9%の制御Zゲート忠実度に達することができる。 これらの高忠実度値は、最適化されたパルス形状を分析して、実験中の信号線歪みを特定し、系統的に軽減する。 最適化の収束速度を改善するため、適応コスト関数を実装し、感度を継続的に最大化する。 この手法は超伝導量子プロセッサのチューニングと再校正に利用できる。

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