論文の概要: Performance Characterization of a Multi-Module Quantum Processor with Static Inter-Chip Couplers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12603v1
• Date: Sun, 16 Mar 2025 18:32:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 12:29:37.179365
• Title: Performance Characterization of a Multi-Module Quantum Processor with Static Inter-Chip Couplers
• Title（参考訳）: 静的チップ間結合器を用いたマルチモジュール量子プロセッサの性能評価
• Authors: Graham J. Norris, Kieran Dalton, Dante Colao Zanuz, Alexander Rommens, Alexander Flasby, Mohsen Bahrami Panah, François Swiadek, Colin Scarato, Christoph Hellings, Jean-Claude Besse, Andreas Wallraff,
• Abstract要約: フリップチップボンディングのような3次元統合技術は、大規模超伝導量子プロセッサを実現するための鍵となる前提条件である。 1つのキャリアチップと4つのキュービットモジュールからなるマルチチップモジュールの設計を提案する。 2つのキュービットを測定し,平均3レベル状態割当誤差を200 nsで9倍10～3ドルとした。 ランダム化ベンチマークから抽出した7×10〜3$の誤差で100 nsの制御Z2量子ゲートを実演する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 63.42120407991982
• License:
• Abstract: Three-dimensional integration technologies such as flip-chip bonding are a key prerequisite to realize large-scale superconducting quantum processors. Modular architectures, in which circuit elements are spread over multiple chips, can further improve scalability and performance by enabling the integration of elements with different substrates or fabrication processes, by increasing the fabrication yield of completed devices, and by physically separating the qubits onto distinct modules to avoid correlated errors mediated by a common substrate. We present a design for a multi-chip module comprising one carrier chip and four qubit modules. Measuring two of the qubits, we analyze the readout performance, finding a mean three-level state-assignment error of $9 \times 10^{-3}$ in 200 ns. We calibrate single-qubit gates and measure a mean simultaneous randomized benchmarking error of $6 \times 10^{-4}$, consistent with the coherence times of the qubits. Using a wiring-efficient static inter-module coupler featuring galvanic inter-chip transitions, we demonstrate a controlled-Z two-qubit gate in 100 ns with an error of $7 \times 10^{-3}$ extracted from interleaved randomized benchmarking. Three-dimensional integration, as presented here, will continue to contribute to improving the performance of gates and readout as well as increasing the qubit count in future superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: フリップチップボンディングのような3次元統合技術は、大規模超伝導量子プロセッサを実現するための鍵となる前提条件である。 回路要素が複数のチップに分散するモジュールアーキテクチャは、異なる基板や製造プロセスとの要素の統合を可能にし、完成装置の製造歩留まりを増大させ、キュービットを異なるモジュールに物理的に分離することで、共通基板が介在する相関エラーを回避することにより、スケーラビリティと性能をさらに向上させることができる。 1つのキャリアチップと4つのキュービットモジュールからなるマルチチップモジュールの設計を提案する。 2つのキュービットを測定して読み出し性能を解析し,平均3レベル状態割当誤差が$9 \times 10^{-3}$200 nsであることを示す。 単一キュービットゲートを校正し、平均ランダム化ベンチマーク誤差を6 = 10^{-4}$で測定し、キュービットのコヒーレンス時間と整合する。 ガバニックなチップ間遷移を特徴とする配線効率の高い静的なモジュール間結合器を用いて,100 nsの制御Z2量子ゲートを,インターリーブ付きランダム化ベンチマークから抽出した7ドル10^{-3}$の誤差で実証した。 ここで述べられているように、3次元統合は、将来の超伝導量子プロセッサにおける量子ビット数の増加とともに、ゲートとリードアウトの性能向上に引き続き貢献する。

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