論文の概要: Randomized benchmarking of a high-fidelity remote CNOT gate over a meter-scale microwave interconnect

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.15034v2
• Date: Thu, 23 Oct 2025 13:54:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:04.125589
• Title: Randomized benchmarking of a high-fidelity remote CNOT gate over a meter-scale microwave interconnect
• Title（参考訳）: メカニカルマイクロ波配線を用いた高忠実リモートCNOTゲートのランダムベンチマーク
• Authors: Kentaro Heya, Timothy Phung, Moein Malekakhlagh, Rachel Steiner, Marco Turchetti, William Shanks, John Mamin, Wen-Sen Lu, Yadav Prasad Kandel, Neereja Sundaresan, Jason Orcutt,
• Abstract要約: 本稿では,Tunable-Coupling Qubits (TCQs) とベンチマークに基づくモジュール間相互接続を,フレーム追跡技術によって実現されたSPAM-エラートレラント方式で提案する。 本稿では,各モジュールのローカルCZゲートとリモート状態転送で構成されるモジュール間のリモートCNOTゲートを提案し,ランダム化ベンチマーク法を用いて0.933のゲート忠実度を報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.12395765328519677
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: High-fidelity, meter-scale microwave interconnects between superconducting quantum processor modules are a key technology for extending system size beyond constraints imposed by device manufacturing equipment, yield, and signal delivery. Although tomographic experiments have been used in previous demonstrations for benchmarking remote state transfer between modules, they do not reliably separate State Preparation and Measurement (SPAM) error from the error per state transfer. Recent developments based on randomized benchmarking provide a compatible theory for separating these two errors. In this work, we present a module-to-module interconnect based on Tunable-Coupling Qubits (TCQs) and benchmark, in a SPAM-error-tolerant manner enabled by a frame-tracking technique, a remote state transfer fidelity of 0.988 across a 60cm-long coplanar waveguide (CPW). The state transfer is implemented via a superadiabatic transitionless driving method, which suppresses intermediate excitation in the internal modes of the CPW. We further propose and construct a remote CNOT gate between modules, composed of local CZ gates in each module and remote state transfers, and report a gate fidelity of 0.933 using the randomized benchmarking method. The remote CNOT construction and benchmarking we present provide a way to fully characterize the module-to-module link operation and standardize reporting fidelity, analogous to randomized benchmarking protocols for other quantum gates.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサモジュール間の高忠実でメートルスケールのマイクロ波配線は、デバイス製造装置、収量、信号配信の制約を超えてシステムサイズを拡大する鍵となる技術である。 トモグラフィ実験は、モジュール間のリモート状態転送をベンチマークするために、以前のデモで使用されてきたが、状態準備と測定(SPAM)エラーと状態転送毎のエラーとを確実に分離するものではない。 ランダム化ベンチマークに基づく最近の研究は、これらの2つの誤りを分離するための相反する理論を提供する。 本研究では,Tunable-Coupling Qubits (TCQs) とベンチマークに基づくモジュール間相互接続を,フレーム追跡技術によりSPAM-エラー耐性を実現し,60cmのコプラナー導波路 (CPW) をまたいで0.988のリモート状態遷移忠実度を示す。 状態伝達は、CPWの内部モードにおける中間励起を抑制する超断熱遷移駆動法により実装される。 さらに,各モジュールのローカルCZゲートとリモート状態転送で構成されるモジュール間のリモートCNOTゲートを提案し,ランダム化ベンチマーク法を用いて0.933のゲート忠実度を報告する。 遠隔CNOT構築とベンチマークにより,モジュール間リンク操作を完全に特徴付けるとともに,他の量子ゲートに対するランダム化ベンチマークプロトコルに類似した報告忠実度を標準化する。

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