論文の概要: High-frequency readout free from transmon multi-excitation resonances

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.09161v1
• Date: Wed, 15 Jan 2025 21:27:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-17 16:36:32.087752
• Title: High-frequency readout free from transmon multi-excitation resonances
• Title（参考訳）: トランスモン多励起共鳴のない高周波読み出し
• Abstract要約: 超伝導量子コンピュータでは、量子ビット状態の測定は最低忠実度演算のままである。 その結果,トランスモンの周波数から読み出し周波数を強く劣化させることで,急激な多重励起共鳴の強度が指数関数的に抑制されることが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6839391035385487
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computation will rely on quantum error correction to counteract decoherence. Successfully implementing an error correction protocol requires the fidelity of qubit operations to be well-above error correction thresholds. In superconducting quantum computers, measurement of the qubit state remains the lowest-fidelity operation. For the transmon, a prototypical superconducting qubit, measurement is carried out by scattering a microwave tone off the qubit. Conventionally, the frequency of this tone is of the same order as the transmon frequency. The measurement fidelity in this approach is limited by multi-excitation resonances in the transmon spectrum which are activated at high readout power. These resonances excite the qubit outside of the computational basis, violating the desired quantum non-demolition character of the measurement. Here, we find that strongly detuning the readout frequency from that of the transmon exponentially suppresses the strength of spurious multi-excitation resonances. By increasing the readout frequency up to twelve times the transmon frequency, we achieve a quantum non-demolition measurement fidelity of 99.93% with a residual probability of leakage to non-computational states of only 0.02%.
• Abstract（参考訳）: 量子計算はデコヒーレンスに対処するために量子エラー補正に依存する。 エラー訂正プロトコルをうまく実装するには、クォービット演算の忠実度がエラー訂正しきい値を超える必要がある。 超伝導量子コンピュータでは、量子ビット状態の測定は最低忠実度演算のままである。 トランスモンの場合、原型超伝導量子ビットは、マイクロ波トーンを量子ビットから散乱させて測定する。 伝統的に、この音の周波数はトランスモン周波数と同じ順序である。 このアプローチにおける測定忠実度は、高い読み出し力で活性化されるトランスモンスペクトルの多重励起共鳴によって制限される。 これらの共鳴は、計算基底の外側の量子ビットを励起し、測定の所望の量子非劣化特性に違反する。 ここでは、トランスモンの周波数から読み出し周波数を強く劣化させることにより、急激な多重励起共鳴の強度が指数関数的に抑制されることが分かる。 読み出し周波数をトランスモン周波数の12倍に増やすことで、わずか0.02%の非計算状態にリークする確率で99.93%の量子非破壊測定フィリティを達成する。

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