論文の概要: Balanced cross-Kerr coupling for superconducting qubit readout

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.09010v1
• Date: Wed, 15 Jan 2025 18:52:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-16 15:52:09.011792
• Title: Balanced cross-Kerr coupling for superconducting qubit readout
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットリードアウトのための平衡クロスカーカップリング
• Authors: Alex A. Chapple, Othmane Benhayoune-Khadraoui, Simon Richer, Alexandre Blais,
• Abstract要約: 超伝導量子ビットの標準的な測定方法である分散可読化は、多光子量子ビット共振器プロセスによって制限される。 本研究では「ジャンクション・リードアウト」と呼ばれる新しい読み出し手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
• License:
• Abstract: Dispersive readout, the standard method for measuring superconducting qubits, is limited by multiphoton qubit-resonator processes arising even at moderate drive powers. These processes degrade performance, causing dispersive readout to lag behind single- and two-qubit gates in both speed and fidelity. In this work, we propose a novel readout method, termed "junction readout". Junction readout leverages the nonperturbative cross-Kerr interaction resulting from coupling a qubit and a resonator via a Josephson junction. Furthermore, by adding a capacitive coupling in parallel to the junction, Purcell decay can be suppressed without the need for a Purcell filter. We also show that junction readout is more robust against deleterious multiphoton processes, and offers greater flexibility for resonator frequency allocation. Crucially, junction readout achieves superior performance compared to dispersive readout while maintaining similar hardware overhead. Numerical simulations show that junction readout can achieve fidelities exceeding $99.99\%$ in under $30$ ns, making it a promising alternative for superconducting qubit readout with current hardware.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットの標準的な測定方法である分散可読化は、適度な駆動力でも生じる多光子量子ビット共振器プロセスによって制限される。 これらのプロセスは性能を低下させ、分散読み出しは1ビットと2ビットのゲートの後方で速度と忠実さの両方で遅延する。 本研究では,「ジャンクション・リードアウト」と呼ばれる新しい読み出し手法を提案する。 ジャンクション・リードアウトは、ジョセフソン接合を介してクォービットと共振器を結合させることによって生じる非摂動的クロスケラー相互作用を利用する。 さらに、接合に平行に容量結合を加えることにより、パーセルフィルタを必要とせずにパーセル崩壊を抑制することができる。 また, 共振器の周波数割当において, 共振器の周波数割当がより柔軟であることを示す。 重要な点として、ジャンクション読み出しは、同様のハードウェアオーバーヘッドを維持しながら、分散読み出しよりも優れたパフォーマンスを実現する。 数値シミュレーションにより、ジャンクション・リードアウトは30$ ns以下で99.99\%以上のフィデリティを達成できることが示され、現在のハードウェアで超伝導量子ビット・リードアウトの代替となる。

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