論文の概要: Spectator Leakage Elimination in CZ Gates via Tunable Coupler Interference on a Superconducting Quantum Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.14531v1
• Date: Sat, 19 Jul 2025 08:20:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-22 20:51:31.929504
• Title: Spectator Leakage Elimination in CZ Gates via Tunable Coupler Interference on a Superconducting Quantum Processor
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサ上のチューナブルカップラー干渉によるCZゲートのスペクトル漏洩除去
• Authors: Peng Wang, Bin-Han Lu, Tian-Le Wang, Sheng Zhang, Zhao-Yun Chen, Hai-Feng Zhang, Ren-Ze Zhao, Xiao-Yan Yang, Ze-An Zhao, Zhuo-Zhi Zhang, Xiang-Xiang Song, Yu-Chun Wu, Peng Duan, Guo-Ping Guo,
• Abstract要約: 本稿では,ハミルトニアンシステムの動的再構成に基づく漏洩緩和戦略を提案する。 実験により, この動的制御方式は, 広範囲な共振デチューニング範囲で10～4ドル程度の漏出率を抑制することを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.898260632099145
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Spectator-induced leakage poses a fundamental challenge to scalable quantum computing, particularly as frequency collisions become unavoidable in multi-qubit processors. We introduce a leakage mitigation strategy based on dynamically reshaping the system Hamiltonian. Our technique utilizes a tunable coupler to enforce a block-diagonal structure on the effective Hamiltonian governing near-resonant spectator interactions, confining the gate dynamics to a two-dimensional invariant subspace and thus preventing leakage by construction. On a multi-qubit superconducting processor, we experimentally demonstrate that this dynamic control scheme suppresses leakage rates to the order of $10^{-4}$ across a wide near-resonant detuning range. The method also scales effectively with the number of spectators. With three simultaneous spectators, the total leakage remains below the threshold relevant for surface code error correction. This approach eases the tension between dense frequency packing and high-fidelity gate operation, establishing dynamic Hamiltonian engineering as an essential tool for advancing fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 分光器によるリークは、特にマルチキュービットプロセッサで周波数衝突が避けられなくなると、スケーラブルな量子コンピューティングに根本的な課題をもたらす。 本稿では,ハミルトニアンシステムの動的再構成に基づく漏洩緩和戦略を提案する。 本手法は,2次元不変部分空間に門のダイナミクスを収束させ,建設による漏れを防止し,ハミルトニアンによる近接共鳴分光器相互作用を効果的に制御するブロック対角構造を実現するために,可変カプラを用いる。 マルチキュービット超伝導プロセッサにおいて, この動的制御方式は, 広範囲の近接共振デチューニング範囲にわたって, 10^{-4}$のリークレートを抑えることを実験的に実証した。 この方法は観客数に応じて効果的にスケールする。 3人の同時観測者と共に、全体の漏洩は、表面符号の誤り訂正に関連するしきい値を下回ったままである。 このアプローチは、高密度の周波数パッキングと高忠実度ゲート操作の間の緊張を緩和し、フォールトトレラント量子コンピューティングを進めるための重要なツールとして動的ハミルトン工学を確立する。

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