論文の概要: Calibrating quantum gates up to 52 qubits in a superconducting processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.22390v1
• Date: Wed, 28 May 2025 14:17:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-29 20:07:45.811101
• Title: Calibrating quantum gates up to 52 qubits in a superconducting processor
• Title（参考訳）: 超伝導プロセッサにおける52キュービットまでの量子ゲートの校正
• Authors: Daojin Fan, Guoding Liu, Shaowei Li, Ming Gong, Dachao Wu, Yiming Zhang, Chen Zha, Fusheng Chen, Sirui Cao, Yangsen Ye, Qingling Zhu, Chong Ying, Shaojun Guo, Haoran Qian, Yulin Wu, Hui Deng, Gang Wu, Cheng-Zhi Peng, Xiongfeng Ma, Xiaobo Zhu, Jian-Wei Pan,
• Abstract要約: キャラクタ平均ベンチマークプロトコルを用いて52量子ビットまでのゲート密度をベンチマークする。 我々は、6ビットの平行CZゲートの忠実度を87.65%から92.04%に引き上げ、ゲート相関を3.53%から3.22%に下げる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.83020919407806
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Benchmarking large-scale quantum gates, typically involving multiple native two-qubit and singlequbit gates, is crucial in quantum computing. Global fidelity, encompassing information about intergate correlations, offers a comprehensive metric for evaluating and optimizing gate performance, unlike the fidelities of individual local native gates. In this work, utilizing the character-average benchmarking protocol implementable in a shallow circuit, we successfully benchmark gate fidelities up to 52 qubits. Notably, we achieved a fidelity of 63.09$\pm $0.23% for a 44-qubit parallel CZ gate. Utilizing the global fidelity of the parallel CZ gate, we explore the correlations among local CZ gates by introducing an inter-gate correlation metric, enabling one to simultaneously quantify crosstalk error when benchmarking gate fidelity. Finally, we apply our methods in gate optimization. By leveraging global fidelity for optimization, we enhance the fidelity of a 6-qubit parallel CZ gate from 87.65% to 92.04% and decrease the gate correlation from 3.53% to 3.22%, compared to local gate fidelitybased optimization. The experimental results align well with our established composite noise model, incorporating depolarizing and ZZ-coupling noises, and provide valuable insight into further study and mitigation of correlated noise.
• Abstract（参考訳）: 大規模量子ゲートのベンチマークは通常、複数のネイティブな2量子ビットゲートと1量子ビットゲートを含む。 インターゲート相関に関する情報を含むグローバルな忠実度は、個々のネイティブゲートの忠実さとは異なり、ゲートのパフォーマンスを評価し最適化するための包括的な指標を提供する。 本研究では,浅い回路で実装可能なキャラクタ平均ベンチマークプロトコルを用いて,52量子ビットまでのゲート密度のベンチマークに成功した。 特に、44キュービットの並列CZゲートに対して63.09$\pm $0.23%の忠実さを達成した。 並列なCZゲートのグローバルな忠実さを利用して、ゲート間相関距離を導入して局所的なCZゲート間の相関を探索し、ゲートの忠実度をベンチマークする際にクロストーク誤差を同時に定量化できるようにする。 最後に,ゲート最適化に適用する。 最適化にグローバルな忠実さを活用することにより、6ビットの並列CZゲートの忠実度を87.65%から92.04%に向上し、局所ゲートの忠実度に基づく最適化と比較して、ゲート相関を3.53%から3.22%に下げる。 実験結果は, 既設複合雑音モデルとよく一致し, 脱分極およびZZ結合ノイズを取り入れ, 相関雑音のさらなる研究と緩和に関する貴重な知見を提供する。

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