論文の概要: A microwave-activated high-fidelity three-qubit gate scheme for fixed-frequency superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.21346v1
• Date: Wed, 30 Apr 2025 06:16:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-09 22:11:39.773574
• Title: A microwave-activated high-fidelity three-qubit gate scheme for fixed-frequency superconducting qubits
• Title（参考訳）: 固定周波数超伝導量子ビットに対するマイクロ波励起高忠実3ビットゲート方式
• Authors: Kui Zhao, Wei-Guo Ma, Ziting Wang, Hao Li, Kaixuan Huang, Yun-Hao Shi, Kai Xu, Heng Fan,
• Abstract要約: 本稿では,マイクロ波駆動型3量子ゲートプロトコルを提案する。 数値シミュレーションでは 平均ゲートの忠実度は 99.9%以上 この戦略は、コヒーレンス特性を改善し、スペクトルの混雑を低減し、エラー耐性量子演算の実験ツールキットを拡張することにより、スケーラブルな量子コンピューティングシステムを発展させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.285015455084935
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Scalable superconducting quantum processors require balancing critical constraints in coherence, control complexity, and spectral crowding. Fixed-frequency architectures suppress flux noise and simplify control via all-microwave operations but remain limited by residual ZZ crosstalk. Here we propose a microwave-activated three-qubit gate protocol for fixed-frequency transmon qubits in the large-detuning regime ($|\Delta| \gg g$), leveraging the third-order nonlinear interaction to coherently exchange $|001\rangle \leftrightarrow |110\rangle$ states. By incorporating a phase-compensated optimization protocol, numerical simulations demonstrate a high average gate fidelity exceeding $99.9\%$. Systematic error analysis identifies static long-range ZZ coupling as the dominant error source in multi-qubit systems, which can be suppressed via operations in the large-detuning regime ($\sim 1$ GHz). This approach simultaneously enhances gate fidelity while preserving spectral isolation, ensuring compatibility with existing all-microwave controlled-Z gate frameworks. The protocol exhibits intrinsic robustness to fabrication-induced qubit parameter variations. This hardware-efficient strategy advances scalable quantum computing systems by improving coherence properties, reducing spectral congestion, and expanding the experimental toolkit for error-resilient quantum operations in the noisy intermediate-scale quantum era.
• Abstract（参考訳）: スケーラブルな超伝導量子プロセッサは、コヒーレンス、制御複雑性、スペクトル群集における臨界制約のバランスを必要とする。 固定周波数アーキテクチャはフラックスノイズを抑制し、全マイクロ波操作による制御を簡素化するが、残差ZZクロストークによって制限される。 ここでは,3階非線形相互作用を利用したマイクロ波活性化3量子ゲートプロトコルを提案する。 位相補償最適化プロトコルを取り入れた数値シミュレーションにより、平均ゲート忠実度が99.9\%$を超えることを示す。 システマティックエラー解析は、マルチキュービットシステムにおいて、静的な長距離ZZ結合を支配的なエラー源として特定し、大規模な調整体制(\sim 1$ GHz)での操作によって抑制することができる。 このアプローチは、スペクトル分離を維持しながらゲートの忠実度を同時に向上し、既存の全マイクロ波制御Zゲートフレームワークとの互換性を確保する。 このプロトコルは、製造誘起量子ビットパラメータの変動に固有の堅牢性を示す。 このハードウェア効率の戦略は、コヒーレンス特性を改善し、スペクトルの混雑を低減し、ノイズの多い中間スケール量子時代におけるエラー耐性量子演算の実験ツールキットを拡張することにより、スケーラブルな量子コンピューティングシステムを発展させる。

関連論文リスト

• Performance Characterization of a Multi-Module Quantum Processor with Static Inter-Chip Couplers [63.42120407991982]
  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。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-16T18:32:44Z)
• Mitigating crosstalk errors by randomized compiling: Simulation of the BCS model on a superconducting quantum computer [41.94295877935867]
  CNOT2量子ゲートを起点とするクロストークエラーは、多くの量子コンピューティングプラットフォームにおけるエラーの重要な原因である。 隣接するキュービットの特別な処理を含むランダム化コンパイルプロトコルを拡張し,適用する。 隣り合う量子ビットのツイリングは、新しい量子ビットや回路を追加することなく、ノイズ推定プロトコルを劇的に改善することを示します。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-03T18:00:02Z)
• Direct pulse-level compilation of arbitrary quantum logic gates on superconducting qutrits [36.30869856057226]
  任意のqubitおよびqutritゲートを高忠実度で実現でき、ゲート列の長さを大幅に削減できることを示す。 最適制御ゲートは少なくとも3時間ドリフトでき、同じ校正パラメータを全ての実装ゲートに利用できることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-07T22:15:43Z)
• Experimental error suppression in Cross-Resonance gates via multi-derivative pulse shaping [0.0]
  マルチキュービットで固定周波数の超伝導チップ上のクラウドコンピューティングゲートは、1%の誤差範囲に留まり続けている。 強い衝動と多くの研究にもかかわらず、これらのマルチキュービットデバイスにおけるエラー抑制の実験的な実証は依然として困難である。 そこで本研究では,多導波性,多制約パルス整形に基づく単純な制御手法を用いて,この目標を達成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-02T17:30:17Z)
• Multi-squeezed state generation and universal bosonic control via a driven quantum Rabi model [68.8204255655161]
  ボゾン自由度に対する普遍的な制御は、量子ベース技術の探求において鍵となる。 ここでは、駆動量子ラビモデルを介して、ボソニックモードの興味と相互作用する単一の補助的な2レベルシステムを考える。 ガウス門と非ガウス門の大きな類を決定論的に実現することは十分であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-16T14:18:53Z)
• Scalable High-Performance Fluxonium Quantum Processor [0.0]
  クロストークが抑制されたコンパクトな高コヒーレンスフラクソニウムに基づく超伝導量子情報プロセッサを提案する。 クロス共鳴制御NOTと差動AC-Stark制御Z演算を数値的に検討し、最大1GHzの量子ビットデチューニング帯域に対する低ゲート誤差を明らかにする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-23T21:49:04Z)
• Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
  本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。 3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z)
• Composably secure data processing for Gaussian-modulated continuous variable quantum key distribution [58.720142291102135]
  連続可変量子鍵分布(QKD)は、ボソニックモードの二次構造を用いて、2つのリモートパーティ間の秘密鍵を確立する。 構成可能な有限サイズセキュリティの一般的な設定におけるホモダイン検出プロトコルについて検討する。 特に、ハイレート(非バイナリ)の低密度パリティチェックコードを使用する必要のあるハイシグネチャ・ツー・ノイズ・システマを解析する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-30T18:02:55Z)
• Arbitrary controlled-phase gate on fluxonium qubits using differential ac-Stark shifts [1.8568045743509223]
  強アンハーモニックフラキソニウム量子ビットの相互作用に対する資源効率制御を示す。 本結果は,次世代量子プロセッサの設計において,トランスモンよりも強アンハーモニック回路の利点を示すものである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-08T00:02:56Z)
• Transmon platform for quantum computing challenged by chaotic fluctuations [55.41644538483948]
  現在の量子プロセッサに関連するシステムパラメータに対する多体ローカライズド(MBL)位相の変動の安定性について検討する。 これらのコンピューティングプラットフォームは、制御不能なカオス的変動のフェーズに危険なほど近いことが分かりました。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-10T19:00:03Z)
• Systematic error tolerant multiqubit holonomic entangling gates [11.21912040660678]
  我々は,光アレイや超伝導回路に閉じ込められたRydberg原子を用いて,高忠実なホロノミック$(N+1)$-qubit制御ゲートを実現することを提案する。 我々の研究は、リドベルク原子を光アレイや超伝導回路に閉じ込めた、堅牢な多ビットゲートを構築するための新しい道筋を開拓した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-05T03:00:47Z)
• Realization of high-fidelity CZ and ZZ-free iSWAP gates with a tunable coupler [40.456646238780195]
  スケールでの2量子ゲートは、量子計算とシミュレーションの完全な約束を実現するための鍵となる要件である。 本稿では,分散近似を超越して,カプラの工学的レベル構造を利用し,その制御を最適化する体系的アプローチを提案する。 我々は、それぞれ99.76 pm 0.07$% と99.87 pm 0.23$% の2量子相互作用係数を持つ CZ と $Z$-free iSWAP ゲートを実験的に実証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-02T19:09:43Z)
• Efficient and robust certification of genuine multipartite entanglement in noisy quantum error correction circuits [58.720142291102135]
  実効多部絡み(GME)認証のための条件付き目撃手法を導入する。 線形な二分割数における絡み合いの検出は, 多数の測定値によって線形にスケールし, GMEの認証に十分であることを示す。 本手法は, 距離3の位相的カラーコードとフラグベースの耐故障バージョンにおける安定化作用素の雑音可読化に適用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-06T18:00:07Z)
• High-fidelity, high-scalability two-qubit gate scheme for superconducting qubits [16.01171409402694]
  超伝導量子回路における固定周波数キュービットと可変カプラを利用する新しい2量子ゲート方式を実験的に実証した。 この方式では、制御線が少なく、クロストーク効果を低減し、校正手順を単純化するが、高忠実度99.5%の30nsで制御Zゲートを生成する。 我々の実証は、高忠実度量子演算の大規模実装の道を開くものである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-21T17:55:28Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。