論文の概要: Parameter optimization for the unimon qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.20205v1
• Date: Mon, 28 Apr 2025 19:13:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:54.649656
• Title: Parameter optimization for the unimon qubit
• Title（参考訳）: ユニモン量子ビットのパラメータ最適化
• Authors: Rostislav Duda, Eric Hyyppä, Olli Mukkula, Vasilii Vadimov, Mikko Möttönen,
• Abstract要約: 誘導誘電性超伝導量子ビット(例えばユニモン量子ビット)は、高調波性と低周波帯電ノイズからの保護を結合する。 単調な量子ビットの周波数と非調和性に対する正確な閉形式近似を開発する。 提案した量子ビットパラメータは、99.99%ドルを超えるユニモンの単一量子ビットゲート忠実度を高める可能性があることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Inductively shunted superconducting qubits, such as the unimon qubit, combine high anharmonicity with protection from low-frequency charge noise, positioning them as promising candidates for the implementation of fault-tolerant superconducting quantum computers. In this work, we develop accurate closed-form approximations for the frequency and anharmonicity of the unimon qubit that are also applicable to any single-mode superconducting qubits with a single-well potential profile, such as the quarton qubit or the kinemon qubit. We use these results to theoretically explore the single-qubit gate fidelity and coherence times across the parameter space of qubits with a single-well potential. We find that the gate fidelity can be optimized by tuning the Hamiltonian to $(i)$ a high qubit mode impedance of $1-2$ $k\Omega$, $(ii)$ a low qubit frequency of $1$ $GHz$, $(iii)$ and a perfect cancellation of the linear inductance and the Josephson inductance attained at a flux bias of half flux quantum. According to our theoretical analysis, the proposed qubit parameters have potential to enhance the single-qubit gate fidelity of the unimon beyond $99.99\%$ even without significant improvements to the dielectric quality factor or the flux noise density measured for the first unimon qubits. Furthermore, we compare unimon, transmon and fluxonium qubits in terms of their energy spectra and qubit coherence subject to dielectric loss and $1/f$ flux noise in order to highlight the advantages and limitations of each qubit type.
• Abstract（参考訳）: 誘導誘電性超伝導量子ビット(例えばユニモン量子ビット)は、高調波性と低周波の電荷ノイズからの保護を組み合わせ、耐故障性超伝導量子コンピュータの実装の候補として位置づけている。 本研究では, 単一モード超伝導量子ビット(クォートン量子ビットやキンモン量子ビットなど)にも適用可能な, 単一モード超伝導量子ビットの周波数および非調和性の正確な閉形式近似を開発する。 これらの結果を用いて、単一井戸ポテンシャルを持つ量子ビットのパラメータ空間における単一量子ゲートの忠実度とコヒーレンス時間について理論的に探索する。 ゲートの忠実度は、ハミルトニアンを$にチューニングすることで最適化できる。 (i)$ a high qubit mode impedance of $1-2$ $k\Omega$, $ (ii)低量子ビット周波数$1$GHz$,$ (iii)線形インダクタンスとジョセフソンインダクタンスの完全キャンセルは、半フラックス量子のフラックスバイアスで達成された。 提案した量子ビットパラメータは、誘電率係数や1次ユニモン量子ビットのフラックスノイズ密度を大きく改善することなく、99.99.%以上のユニモンの単一量子ビットゲート忠実度を高める可能性がある。 さらに、各量子ビットの利点と限界を強調するために、誘電損失を受けるエネルギースペクトルと量子コヒーレンスと1/f$フラックスノイズをユニモン、トランスモン、フラクソニウムの量子ビットと比較した。

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