論文の概要: Multiplexed qubit readout quality metric beyond assignment fidelity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.08589v1
- Date: Wed, 12 Feb 2025 17:21:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-13 13:45:08.400030
- Title: Multiplexed qubit readout quality metric beyond assignment fidelity
- Title（参考訳）: 割り当て忠実度を超える多重量子ビット読み出し品質指標
- Authors: Andras Di Giovanni, Adrian Skasberg Aasen, Jürgen Lisenfeld, Martin Gärttner, Hannes Rotzinger, Alexey V. Ustinov,
- Abstract要約: 我々は検出器トモグラフィーを用いて超伝導トランスモン量子ビットのマルチキュービット読み出しを完全に特徴付ける。
異なる読み出しパラメータが情報抽出率に与える影響を, 量子状態再構成をプロキシとして検討した。
検出器トモグラフィーと状態再構成の間の固定ショット予算を, 単ビットおよび2ビット実験で最も効果的に割り当てることを見出した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The accurate measurement of quantum two-level objects (qubits) is crucial for developing quantum computing hardware. Over the last decade, the measure of choice for benchmarking readout routines for superconducting qubits has been assignment fidelity. However, this method only focuses on the preparation of computational basis states and therefore does not provide a complete characterization of the readout. Here, we expand the focus to the use of detector tomography to fully characterize multi-qubit readout of superconducting transmon qubits. The impact of different readout parameters on the rate of information extraction is studied using quantum state reconstruction infidelity as a proxy. The results are then compared with assignment fidelities, showing good agreement for separable two-qubit states. We therefore propose the rate of infidelity convergence as an alternative and more comprehensive benchmark for single- and multi-qubit readout optimization. We find the most effective allocation of a fixed shot budget between detector tomography and state reconstruction in single- and two-qubit experiments. To address the growing interest in three-qubit gates, we perform three-qubit quantum state tomography that goes beyond conventional readout error mitigation methods and find a factor of 30 reduction in quantum infidelity. Our results demonstrate that neither quantum nor classical qubit readout correlations are induced even by very high levels of readout noise. Consequently, correlation coefficients can serve as a valuable tool in qubit readout optimization.
- Abstract（参考訳）: 量子2レベルオブジェクト(量子ビット)の正確な測定は、量子コンピューティングハードウェアの開発に不可欠である。
過去10年間で、超伝導量子ビットの読み出しルーチンをベンチマークする際の選択基準は、割り当て忠実度である。
しかし,本手法は計算基礎状態の生成にのみ焦点をあてており,読み出しの完全な特徴を与えるものではない。
ここでは、超伝導トランスモン量子ビットのマルチキュービット読み出しを完全に特徴付けるため、検出器トモグラフィーの使用に焦点をあてる。
異なる読み出しパラメータが情報抽出率に与える影響を, 量子状態再構成の不忠実度をプロキシとして検討した。
結果は割り当ての忠実度と比較され、分離可能な2量子状態に対して良い一致を示す。
そこで本研究では,1ビットおよび複数ビットの読み出し最適化のための代替的,より包括的なベンチマークとして,不整合収束率を提案する。
検出器トモグラフィーと状態再構成の間の固定ショット予算を, 単ビットおよび2ビット実験で最も効果的に割り当てることを見出した。
3量子ゲートへの関心の高まりに対処するため、従来の読み出し誤差軽減法を超越した3量子量子状態トモグラフィを行い、量子不整合の30倍の減少率を求める。
以上の結果から,量子および古典的量子ビットの読み出し相関は,非常に高いレベルの読み出しノイズによっても引き起こされることが示唆された。
その結果、相関係数は量子ビットの読み出し最適化において貴重なツールとなる。
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