論文の概要: Scalable native multi-qubit gates for fluxonium architectures with tunable plasmon interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18984v1
• Date: Fri, 25 Jul 2025 06:28:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-28 16:16:48.841118
• Title: Scalable native multi-qubit gates for fluxonium architectures with tunable plasmon interactions
• Title（参考訳）: 可変プラズモン相互作用を持つフラクソニウムアーキテクチャのためのスケーラブルなネイティブマルチキュービットゲート
• Authors: Peng Zhao, Peng Xu, Zheng-Yuan Xue,
• Abstract要約: プラズモン相互作用を持つフラキソニウムアーキテクチャは、スケーラブルなマルチキュービットゲートを実装する能力を有することを示す。 これらの結果は、高速で高忠実なネイティブなマルチキュービットゲートを通したスケーラブルな量子計算のためのフラキソニウムアーキテクチャの可能性を強調している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.249296416158769
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fluxoniums have emerged as a compelling qubit modality for superconducting quantum computing, owing to their strong anharmonicity and high coherence. However, it remains to be seen whether the implementation of high-fidelity entangling gates in a scalable manner will be achieved or not for fluxoniums. Here, we show that fluxonium architectures with tunable plasmon interactions have the capability to implement scalable multi-qubit gates natively while remaining compatible with existing single- and two-qubit gate realizations. Within the architecture, even though qubit states are decoupled, engineered interactions in noncomputational manifolds can facilitate the realization of $(C^{\otimes N})Z$ gates (for $N\geq 2$). This is accomplished by driving qubit-state selective transitions into noncomputational manifolds. Our case studies show that CCZ, CCCZ, and CCCCZ gates with errors of approximately 0.01 (0.001) are achievable, with gate lengths of $50\,(100)\,\text{ns}$, $100\,(250)\,\text{ns}$, and $150\,(300)\,\text{ns}$, respectively. These results underscore the potential of the fluxonium architecture for scalable quantum computation through fast, high-fidelity native multi-qubit gates.
• Abstract（参考訳）: フラクソニウムは、強いアンハーモニック性と高いコヒーレンスのため、超伝導量子コンピューティングの魅力的な量子ビットモダリティとして出現している。 しかし、高忠実なエンタングゲートの実装がスケーラブルな方法で達成されるかどうかは不明だ。 ここでは、可変プラズモン相互作用を持つフラキソニウムアーキテクチャは、既存の単一および2量子ゲート実現と互換性を保ちながら、スケーラブルなマルチキュービットゲートをネイティブに実装する能力を有することを示す。 アーキテクチャ内では、キュービット状態は疎結合であるにもかかわらず、非計算多様体におけるエンジニアリングされた相互作用は、$(C^{\otimes N})Z$ Gates ($N\geq 2$)の実現を促進することができる。 これは、量子状態選択的な遷移を非計算多様体に駆動することによって達成される。 ケーススタディでは,約0.01 (0.001) の誤差を持つCCZ, CCCZ, CCCCZの各ゲートが, それぞれ50\,(100)\,\text{ns}$, 100\,(250)\,\text{ns}$, $1150\,(300)\,\text{ns}$であることを示す。 これらの結果は、高速で高忠実なネイティブなマルチキュービットゲートを通したスケーラブルな量子計算のためのフラキソニウムアーキテクチャの可能性を強調している。

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