論文の概要: Space-Time-Coupled Qubits for Enhanced Superconducting Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.16872v3
- Date: Thu, 30 Jan 2025 06:05:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-31 11:52:48.478723
- Title: Space-Time-Coupled Qubits for Enhanced Superconducting Quantum Computing
- Title（参考訳）: 超伝導量子コンピューティングのための時空間結合量子ビット
- Authors: Sajjad Taravati,
- Abstract要約: 時空変調された低温のジョセフソン準曲面を利用して多色クビット結合を実現するパラダイムを提案する。
クビット結合を異なるスペクトルチャネルに分離することにより、低温に適合する準曲面はクロストークと環境デコヒーレンスを緩和する。
本研究は、次世代量子コンピューティングの変換プラットフォームとして、時空変調低温互換ジョセフソン準曲面の可能性を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: The pursuit of scalable and robust quantum computing necessitates innovative approaches to overcome the inherent challenges of qubit connectivity, decoherence, and susceptibility to noise and crosstalk. Conventional monochromatic qubit coupling architectures, constrained by nearest-neighbor interactions and limited algorithmic flexibility, exacerbate these issues, hindering the realization of practical large-scale quantum processors. In this work, we introduce a paradigm leveraging a space-time-modulated cryogenic-compatible Josephson metasurface to enable polychromatic qubit coupling. This metasurface facilitates frequency-selective interactions, transforming nearest-neighbor connectivity into all-to-all qubit interactions, while significantly enhancing coherence, noise robustness, and entanglement fidelity. Our proposed approach capitalizes on the unique capabilities of space-time-modulated Josephson metasurfaces, including dynamic four-dimensional wave manipulation, nonreciprocal state transmission, and state-frequency conversion, to mediate multi-frequency qubit interactions. By isolating qubit couplings into distinct spectral channels, the cryogenic-compatible metasurface mitigates crosstalk and environmental decoherence, extending coherence times and preserving quantum state fidelity. Full-wave simulations and quantum performance analyses demonstrate a significant enhancement in the operational efficiency of a superconducting qubit array, showcasing improved connectivity, robustness, and entanglement stability. This study establishes the potential of space-time-modulated cryogenic-compatible Josephson metasurfaces as a transformative platform for next-generation quantum computing, addressing critical bottlenecks and paving the way for scalable, high-performance quantum processors.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルで堅牢な量子コンピューティングの追求は、量子ビット接続、デコヒーレンス、ノイズやクロストークへの感受性という固有の課題を克服するために、革新的なアプローチを必要とする。
隣接する相互作用とアルゴリズムの柔軟性に制約された従来の単色量子ビット結合アーキテクチャは、これらの問題を悪化させ、実用的な大規模量子プロセッサの実現を妨げる。
本研究では,時空変調した低温対応ジョセフソン変成層を利用した多色クビット結合を実現するパラダイムを提案する。
この準曲面は周波数選択的な相互作用を促進し、隣り合う接続を全量子ビットの相互作用に変換するとともに、コヒーレンス、ノイズの堅牢性、絡み合いの忠実性を大幅に向上させる。
提案手法は, 動的4次元波動操作, 非相互状態伝達, 状態周波数変換など, 時空変調されたジョセフソン準曲面の特異な機能を利用して, 多周波量子ビット相互作用を媒介する。
クォービット結合を異なるスペクトルチャネルに分離することにより、低温に適合する準曲面はクロストークと環境デコヒーレンスを緩和し、コヒーレンス時間を延長し、量子状態の忠実性を維持する。
フルウェーブシミュレーションと量子性能解析により超伝導量子ビットアレイの動作効率が大幅に向上し、接続性、堅牢性、絡み合い安定性が向上した。
この研究は、次世代量子コンピューティングの変換プラットフォームとして、時空変調された低温互換のジョセフソン準曲面の可能性を確立し、重要なボトルネックに対処し、スケーラブルで高性能な量子プロセッサの道を開く。
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