論文の概要: Fluxonium as a control qubit for bosonic quantum information

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.23641v1
• Date: Thu, 29 May 2025 16:47:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-30 18:14:08.006214
• Title: Fluxonium as a control qubit for bosonic quantum information
• Title（参考訳）: ボゾン量子情報の制御量子ビットとしてのフルオキソニウム
• Authors: Ke Nie, J. Nofear Bradford, Supriya Mandal, Aayam Bista, Wolfgang Pfaff, Angela Kou,
• Abstract要約: トランスモンと比較して,フラキソニウムはキャビティカップリングに有効であることが示唆された。 その結果, 超伝導キャビティのための高性能ボソニック制御量子ビットとしてのフラキソニウムの可能性が示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5025737475817937
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bosonic codes in superconducting resonators are a hardware-efficient avenue for quantum error correction and can harness the favorable error hierarchies provided by long-lived cavities compared to typical superconducting qubits. These benefits can be negated, however, by the necessary coupling to an ancillary control qubit, which often induces highly detrimental effects such as excess decoherence and undesired nonlinearities. It is thus an important question whether a qubit-cavity coupling can be realized that avoids such effects. Here, we investigate the fluxonium as control qubit, motivated by its long lifetime and controllability of Hamiltonian parameters that suggest an avenue toward controlled elimination of undesired nonlinearities. In a proof-of-concept experiment we use the fluxonium to measure the coherence properties of a storage resonator and demonstrate the predictability of the cavity's inherited nonlinearities from the fluxonium. We demonstrate universal control by preparing and characterizing resonator Fock states and their superpositions using selective number-dependent arbitrary phase gates. The fidelities of state preparation and tomography are accounted for by incoherent resonator decay errors in our planar prototype device. Finally, we predict that the fluxonium can achieve beneficial cavity-coupling regimes compared to the transmon, with the potential to eliminate undesirable cavity nonlinearities. These results demonstrate the potential of the fluxonium as a high-performance bosonic control qubit for superconducting cavities.
• Abstract（参考訳）: 超伝導共振器のボソニック符号は、量子誤り訂正のためのハードウェア効率の良い経路であり、典型的な超伝導量子ビットと比較して長寿命のキャビティによって提供される好ましいエラー階層を利用することができる。 しかし、これらの利点は、余剰なデコヒーレンスや望ましくない非線形性のような非常に有害な効果をしばしば引き起こす、補助的制御量子ビットへの必要な結合によって否定することができる。 したがって、そのような効果を避けるために、キュービット・キャビティ結合が実現可能かどうかという重要な問題である。 ここでは、その長寿命化とハミルトンパラメータの制御性により動機付けられた制御量子ビットとしてのフラキソニウムについて、望ましくない非線形性の制御除去への道のりを示唆する。 概念実証実験では、フラクソニウムを用いて記憶共振器のコヒーレンス特性を測定し、フラクソニウムからのキャビティの継承非線形性の予測可能性を示す。 任意位相ゲートを用いた共振器フォック状態とその重ね合わせの生成と特徴付けにより普遍的な制御を実証する。 平面試作装置の非コヒーレント共振器減衰誤差により, 状態整合およびトモグラフィーの忠実さを考慮に入れた。 最後に,フラキソニウムはトランスモンと比較して,望ましくない空洞非線形性を排除し,有効な空洞結合機構を実現できると予測した。 これらの結果は、超伝導キャビティのための高性能ボソニック制御量子ビットとしてのフラキソニウムの可能性を示している。

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