論文の概要: Characterizing and Mitigating Flux Crosstalk in Superconducting Qubits-Couplers System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.03434v1
- Date: Tue, 05 Aug 2025 13:22:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-06 18:18:55.977927
- Title: Characterizing and Mitigating Flux Crosstalk in Superconducting Qubits-Couplers System
- Title（参考訳）: 超電導Qubits-Couplerシステムにおけるフラックスクロストークの特性と緩和
- Authors: Chen-Hsun Ma, Myrron Albert Callera Aguila, Nien-Yu Li, Li-Chieh Hsiao, Yi-Shiang Huang, Yen-Chun Chen, Teik-Hui Lee, Chin-Chia Chang, Jyh-Yang Wang, Ssu-Yen Huang, Hsi-Sheng Goan, Chiao-Hsuan Wang, Cen-Shawn Wu, Chii-Dong Chen, Chung-Ting Ke,
- Abstract要約: 超伝導量子ビットは、近年では誤差補正しきい値を超え、例外的なゲート忠実性を実現している。
このような改善の鍵となる要素は、周波数調整による量子ビット間結合を制御するチューナブルカプラの導入である。
フォールトトレラント量子計算に向けて、物理量子ビットの数を増やすことは、効果的な誤り訂正符号への別のステップである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7561068251838714
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Superconducting qubits have achieved exceptional gate fidelities, exceeding the error-correction threshold in recent years. One key ingredient of such improvement is the introduction of tunable couplers to control the qubit-to-qubit coupling through frequency tuning. Moving toward fault-tolerant quantum computation, increasing the number of physical qubits is another step toward effective error correction codes. Under a multiqubit architecture, flux control (Z) lines are crucial in tuning the frequency of the qubits and couplers. However, dense flux lines result in magnetic flux crosstalk, wherein magnetic flux applied to one element inadvertently affects neighboring qubits or couplers. This crosstalk obscures the idle frequency of the qubit when flux bias is applied, which degrades gate performance and calibration accuracy. In this study, we characterize flux crosstalk and suppress it in a multiqubit-coupler chip with multi-Z lines without adding additional readout for couplers. By quantifying the mutual flux-induced frequency shifts of qubits and couplers, we construct a cancellation matrix that enables precise compensation of non-local flux, demonstrating a substantial reduction in Z-line crosstalk from 56.5$\,$permille$\,$to 0.13$\,$permille$\,$ which is close to statistical error. Flux compensation corrects the CZ SWAP measurement, leading to a symmetric map with respect to flux bias. Compared with a crosstalk-free calculated CZ SWAP map, the measured map indicates that our approach provides a near-zero crosstalk for the coupler-transmon system. These results highlight the effectiveness of our approach in enhancing flux crosstalk-free control and supporting its potential for scaling superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットは、近年では誤差補正しきい値を超え、例外的なゲート忠実性を実現している。
このような改善の鍵となる要素は、周波数調整による量子ビット間結合を制御するチューナブルカプラの導入である。
フォールトトレラント量子計算に向けて、物理量子ビットの数を増やすことは、効果的な誤り訂正符号への別のステップである。
マルチキュービットアーキテクチャでは、フラックス制御(Z)線はキュービットとカプラの周波数を調整するのに不可欠である。
しかし、密度の強い磁束線は磁束クロストークを引き起こし、そこでは1つの要素に印加された磁束が隣のキュービットやカプラに不注意に影響を及ぼす。
このクロストークは、フラックスバイアスを適用した際のキュービットのアイドル周波数を隠蔽し、ゲート性能と校正精度を低下させる。
本研究では,フラックスクロストークを特徴付けるとともに,マルチZラインを持つマルチキュービットカプラチップにおいて,カプラの読み出しを伴わずに抑制する。
量子ビットとカプラの相互フラックス誘起周波数シフトを定量化することにより、非局所フラックスの正確な補償を可能にし、統計的誤差に近い56.5$\,$permille$\,$to 0.13$\,$permille$\,$からZ線クロストークを大幅に減少させる。
フラックス補正はCZ SWAP測定を補正し、フラックスバイアスに対する対称写像をもたらす。
クロストークのない計算CZ SWAPマップと比較すると,本手法がカプラ・トランモン系に対してほぼゼロに近いクロストークを提供することを示す。
これらの結果は, フラックスクロストークフリー制御の強化と超伝導量子プロセッサのスケーリング可能性向上に対する我々のアプローチの有効性を浮き彫りにした。
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