論文の概要: Parity Cross-Resonance: A Multiqubit Gate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10807v1
• Date: Thu, 14 Aug 2025 16:26:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-15 22:24:48.411042
• Title: Parity Cross-Resonance: A Multiqubit Gate
• Title（参考訳）: Parity Cross-Resonance:マルチビットゲート
• Authors: Xuexin Xu, Siyu Wang, Radhika Joshi, Rihan Hai, Mohammad H. Ansari,
• Abstract要約: 本稿では,制御対象と制御対象の操作を実現するために,工学的インタラクションを活用するネイティブな3量子エンタングゲートを提案する。 例えば、GHZ三重項状態の調製など、いくつかの方法で利用できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.6995215414894735
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a native three-qubit entangling gate that exploits engineered interactions to realize control-control-target and control-target-target operations in a single coherent step. Unlike conventional decompositions into multiple two-qubit gates, our hybrid optimization approach selectively amplifies desired interactions while suppressing unwanted couplings, yielding robust performance across the computational subspace and beyond. The new gate can be classified as a cross-resonance gate. We show it can be utilized in several ways, for example, in GHZ triplet state preparation, Toffoli-class logic demonstrations with many-body interactions, and in implementing a controlled-ZZ gate. The latter maps the parity of two data qubits directly onto a measurement qubit, enabling faster and higher-fidelity stabilizer measurements in surface-code quantum error correction. In all these examples, we show that the three-qubit gate performance remains robust across Hilbert space sizes, as confirmed by testing under increasing total excitation numbers. This work lays the foundation for co-designing circuit architectures and control protocols that leverage native multiqubit interactions as core elements of next-generation superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,1つのコヒーレントなステップで制御目標と制御目標操作を実現するために,エンジニアリングされたインタラクションを利用するネイティブな3量子エンタングルゲートを提案する。 複数の2ビットゲートへの従来の分解とは異なり、我々のハイブリッド最適化手法は、不要な結合を抑えながら所望の相互作用を選択的に増幅し、計算部分空間をまたいだ堅牢な性能をもたらす。 新しい門はクロス共振ゲートに分類できる。 例えば、GHZ三重項状態準備、多体相互作用を持つToffoliクラス論理実証、制御ZZゲートの実装などである。 後者は、2つのデータ量子ビットのパリティを直接測定量子ビットにマッピングし、表面符号量子誤差補正における高速で高忠実度安定化器の測定を可能にする。 これらすべての例において、総励起数の増加による検証により、ヒルベルト空間サイズ全体にわたって3量子ゲート性能が頑健であることが示されている。 この研究は、次世代超伝導量子プロセッサのコア要素としてネイティブなマルチキュービット相互作用を利用する回路アーキテクチャと制御プロトコルの共設計の基礎を築いた。

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