論文の概要: Fast microwave-driven two-qubit gates between fluxonium qubits with a transmon coupler

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.13718v2
• Date: Tue, 22 Apr 2025 16:45:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-30 12:00:35.429254
• Title: Fast microwave-driven two-qubit gates between fluxonium qubits with a transmon coupler
• Title（参考訳）: トランスモンカプラを用いたフラクソニウム量子ビット間の高速マイクロ波駆動2量子ゲート
• Authors: Siddharth Singh, Eugene Y. Huang, Jinlun Hu, Figen Yilmaz, Martijn F. S. Zwanenburg, Piranavan Kumaravadivel, Siyu Wang, Taryn V. Stefanski, Christian Kraglund Andersen,
• Abstract要約: 2つの量子ビットゲートは、大規模量子デバイスの実現における基本的な構成要素を構成する。 中間容量結合トランスモンにより実現された2つのフラクソニウム量子ビット間の高忠実な2量子ビットゲートを実証する。 以上の結果から,制御パルスが周波数選択ゲートの高速化をいかに慎重に行うかが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.118924312937903
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Two qubit gates constitute fundamental building blocks in the realization of large-scale quantum devices. Using superconducting circuits, two-qubit gates have previously been implemented in different ways with each method aiming to maximize gate fidelity. Another important goal of a new gate scheme is to minimize the complexity of gate calibration. In this work, we demonstrate a high-fidelity two-qubit gate between two fluxonium qubits enabled by an intermediate capacitively coupled transmon. The coupling strengths between the qubits and the coupler are designed to minimize residual crosstalk while still allowing for fast gate operations. The gate is based on frequency selectively exciting the coupler using a microwave drive to complete a 2$\pi$ rotation, conditional on the state of the fluxonium qubits. When successful, this drive scheme implements a conditional phase gate. Using analytically derived pulse shapes, we minimize unwanted excitations of the coupler and obtain gate errors of $10^{-2}$ for gate times below 60~ns. At longer durations, our gate is limited by relaxation of the coupler. Our results show how carefully designed control pulses can speed up frequency selective entangling gates.
• Abstract（参考訳）: 2つの量子ビットゲートは、大規模量子デバイスの実現における基本的な構成要素を構成する。 超伝導回路を用いて、2量子ゲートは、ゲートの忠実度を最大化するために、これまで様々な方法で実装されてきた。 新たなゲート方式のもう一つの重要な目標は、ゲート校正の複雑さを最小限に抑えることである。 本研究では,中間容量結合トランスモンにより実現された2つのフラクソニウム量子ビット間の高忠実な2量子ビットゲートを実証する。 キュービットとカプラの結合強度は、高速ゲート操作が可能でありながら残差クロストークを最小限に抑えるように設計されている。 ゲートは、マイクロ波駆動を用いたカプラを選択的に刺激し、フラクソニウム量子ビットの状態に条件付きで2$\pi$回転させる。 成功すると、この駆動方式は条件相ゲートを実装する。 解析的に導出されたパルス形状を用いて、カプラの不要な励起を最小化し、60~ns以下のゲート時間に対して10^{-2}$のゲート誤差を得る。 長期にわたって、我々の門はカプラの緩和によって制限される。 以上の結果から,制御パルスが周波数選択ゲートの高速化をいかに慎重に行うかが示唆された。

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