論文の概要: Fast gates for bit-flip protected superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.04807v1
• Date: Mon, 07 Apr 2025 08:03:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-08 14:09:00.656336
• Title: Fast gates for bit-flip protected superconducting qubits
• Title（参考訳）: ビットフリップ保護超伝導量子ビットの高速ゲート
• Authors: C. A. Siegele, A. A. Sokolova, L. N. Kapoor, F. Hassani, J. M. Fink,
• Abstract要約: リアルタイム調整可能なビットフリップ保護を備えたqubitアーキテクチャを提案する。 約10nsのベースバンドフラックスパルスは,高忠実度ゲートと2量子ビットゲートの共通セットを実現するのに十分であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Superconducting qubits offer an unprecedentedly high degree of flexibility in terms of circuit encoding and parameter choices. However, in designing the qubit parameters one typically faces the conflicting goals of long coherence times and simple control capabilities. Both are determined by the wavefunction overlap of the qubit basis states and the corresponding matrix elements. Here, we address this problem by introducing a qubit architecture with real-time tunable bit-flip protection. In the first, the `heavy' regime, the energy relaxation time can be on the order of hours for fluxons located in two near-degenerate ground states, as recently demonstrated in Ref. [Hassani et al., Nat.~Commun.~14 (2023)]. The second, `light' regime, on the other hand facilitates high-fidelity control on nanosecond timescales without the need for microwave signals. We propose two different tuning mechanisms of the qubit potential and show that base-band flux-pulses of around 10 ns are sufficient to realize a universal set of high-fidelity single- and two-qubit gates. We expect that the concept of real-time wavefunction control can also be applied to other hardware-protected qubit designs.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットは、回路符号化とパラメータ選択の点で、前例のないほど高い柔軟性を提供する。 しかし、キュービットパラメータを設計する際には、長いコヒーレンス時間と単純な制御能力の相反する目標に直面するのが普通である。 どちらも、キュービット基底状態と対応する行列要素の波動関数の重なりによって決定される。 本稿では,リアルタイム調整可能なビットフリップ保護を備えたqubitアーキテクチャを導入することで,この問題に対処する。 第一の「重い」状態では、エネルギー緩和時間は、最近Refで示されているように、2つのほぼ退化した基底状態にあるフラクトンに対して数時間の順序で行うことができる。 [Hassani et al , Nat.~Commun.~14 (2023)] 第二の「光」レジームは、マイクロ波信号を必要とせず、ナノ秒の時間スケールでの高忠実度制御を容易にする。 量子ポテンシャルの2つの異なるチューニング機構を提案し、約10 nsのベースバンドフラックスパルスが、高忠実な単一および2量子ゲートの普遍的なセットを実現するのに十分であることを示す。 我々は、他のハードウェアで保護された量子ビット設計にもリアルタイム波動関数制御の概念を適用することができると期待している。

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