論文の概要: Scalable and Site-Specific Frequency Tuning of Two-Level System Defects in Superconducting Qubit Arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.04702v1
- Date: Thu, 06 Mar 2025 18:49:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-07 15:58:57.729582
- Title: Scalable and Site-Specific Frequency Tuning of Two-Level System Defects in Superconducting Qubit Arrays
- Title（参考訳）: 超電導クビットアレイにおける2層系欠陥のスケーラブルおよびサイト特異的周波数調整
- Authors: Larry Chen, Kan-Heng Lee, Chuan-Hong Liu, Brian Marinelli, Ravi K. Naik, Ziqi Kang, Noah Goss, Hyunseong Kim, David I. Santiago, Irfan Siddiqi,
- Abstract要約: 本稿では,量子2レベルシステム欠陥のサイト固有かつその場操作のためのスケーラブルなアーキテクチャを提案する。
提案手法は資源効率が高く,TLS周波数チューニングと1キュービット当たりの単一オンチップ制御に普遍的な単一キュービット制御を組み合わせた。
平均的なシングルキュービットエラーレートが36%、平均エネルギー緩和時間が17%改善されたことを実証します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: State-of-the-art superconducting quantum processors containing tens to hundreds of qubits have demonstrated the building blocks for realizing fault-tolerant quantum computation. Nonetheless, a fundamental barrier to scaling further is the prevalence of fluctuating quantum two-level system (TLS) defects that can couple resonantly to qubits, causing excess decoherence and enhanced gate errors. Here we introduce a scalable architecture for site-specific and in-situ manipulation of TLS frequencies out of the spectral vicinity of our qubits. Our method is resource efficient, combining TLS frequency tuning and universal single qubit control into a single on-chip control line per qubit. We independently control each qubit's dissipative environment to dynamically improve both qubit coherence times and single qubit gate fidelities -- with a constant time overhead that does not scale with the device size. Over a period of 40 hours across 6 qubits, we demonstrate a $36\%$ improvement in average single qubit error rates and a $17\%$ improvement in average energy relaxation times. Critically, we realize a 4-fold suppression in the occurrence of TLS-induced performance outliers, and a complete reduction of simultaneous outlier events. These results mark a significant step toward overcoming the challenges that TLS defects pose to scaling superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 数十から数百の量子ビットを含む最先端の超伝導量子プロセッサは、フォールトトレラント量子計算を実現するためのビルディングブロックを実証している。
それにもかかわらず、さらなるスケーリングの基本的な障壁は、量子二レベルシステム(TLS)欠陥が量子ビットに共鳴的に結合し、過剰なデコヒーレンスとゲートエラーの増大を引き起こすことにある。
ここでは、我々の量子ビットのスペクトル近傍からTLS周波数をサイト固有かつその場で操作するためのスケーラブルなアーキテクチャを提案する。
提案手法は資源効率が高く,TLS周波数チューニングと1キュービット当たりの単一オンチップ制御に普遍的な単一キュービット制御を組み合わせた。
我々は、各キュービットの消散環境を独立に制御し、デバイスサイズに比例しない一定の時間オーバーヘッドで、キュービットコヒーレンス時間と単一キュービットゲートフィデリティの両方を動的に改善します。
6キュービットで40時間にわたって、平均的なシングルキュービットエラーレートが36セント%、平均的なエネルギー緩和時間が17セント%改善されたことを実証した。
臨界的には,TLSによる性能異常発生の4倍の抑制と,同時に発生する異常事象の完全な低減を実現している。
これらの結果は、TLS欠陥が超伝導量子プロセッサのスケーリングにもたらす課題を克服するための重要なステップである。
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