論文の概要: Above 99.9% Fidelity Single-Qubit Gates, Two-Qubit Gates, and Readout in a Single Superconducting Quantum Device

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.16437v1
• Date: Fri, 22 Aug 2025 14:49:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.418655
• Title: Above 99.9% Fidelity Single-Qubit Gates, Two-Qubit Gates, and Readout in a Single Superconducting Quantum Device
• Title（参考訳）: 超伝導量子デバイスにおける99.9%の忠実なシングルキュービットゲート、2キュービットゲート、リードアウト
• Authors: Fabian Marxer, Jakub Mrożek, Joona Andersson, Leonid Abdurakhimov, Janos Adam, Ville Bergholm, Rohit Beriwal, Chun Fai Chan, Saga Dahl, Soumya Ranjan Das, Frank Deppe, Olexiy Fedorets, Zheming Gao, Alejandro Gomez Frieiro, Daria Gusenkova, Andrew Guthrie, Tuukka Hiltunen, Hao Hsu, Eric Hyyppä, Joni Ikonen, Sinan Inel, Shan W. Jolin, Azad Karis, Seung-Goo Kim, William Kindel, Anton Komlev, Miikka Koistinen, Roope Kokkoniemi, Snigdha Kumar, Hsiang-Sheng Ku, Julia Lamprich, Sami Laine, Alessandro Landra, Lan-Hsuan Lee, Nizar Lethif, Per Liebermann, Wei Liu, Kunal Mitra, Tuomas Mylläri, Caspar Ockeloen-Korppi, Tuure Orell, Alexander Plyshch, Jukka Räbinä, Arthur Rebello, Michael Renger, Outi Reentilä, Jussi Ritvas, Sampo Saarinen, Otto Salmenkivi, Matthew Sarsby, Mykhailo Savytskyi, Ville Selinmaa, Matthew Steggles, Eelis Takala, Ivan Takmakov, Brian Tarasinski, Jani Tuorila, Alpo Välimaa, Jeroen Verjauw, Jaap Wesdorp, Nicola Wurz, Wei Qiu, Lihuang Zhu, Juha Hassel, Johannes Heinsoo, Attila Geresdi, Antti Vepsäläinen,
• Abstract要約: 2つのトランスモンキュービットがチューナブルカプラを介して結合された超伝導回路におけるキュービットカップラー結合強度のチューニングは、高忠実度単一および2キュービットゲートを可能にする。 我々は、平均で40hのCZゲート忠実度99.93%、同時シングルキュービットゲート忠実度99.98%、単一デバイスで99.94%以上の読み出し忠実度を達成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.154405222706146
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Achieving high-fidelity single-qubit gates, two-qubit gates, and qubit readout is critical for building scalable, error-corrected quantum computers. However, device parameters that enhance one operation often degrade the others, making simultaneous optimization challenging. Here, we demonstrate that careful tuning of qubit-coupler coupling strengths in a superconducting circuit with two transmon qubits coupled via a tunable coupler enables high-fidelity single- and two-qubit gates, without compromising readout performance. As a result, we achieve a 40h-averaged CZ gate fidelity of 99.93%, simultaneous single-qubit gate fidelities of 99.98%, and readout fidelities over 99.94% in a single device. These results are enabled by optimized coupling parameters, an efficient CZ gate calibration experiment based on our new Phased-Averaged Leakage Error Amplification (PALEA) protocol, and a readout configuration compatible with high coherence qubits. Our results demonstrate a viable path toward scaling up superconducting quantum processors while maintaining consistently high fidelities across all core operations.
• Abstract（参考訳）: スケーラブルでエラー訂正された量子コンピュータを構築するには、高忠実なシングルキュービットゲート、2キュービットゲート、およびキュービット読み出しが不可欠である。 しかし、1つの操作を強化するデバイスパラメータは、他の操作を劣化させることが多く、同時最適化は困難である。 そこで本研究では,2つのトランスモンキュービットを結合した超伝導回路におけるキュービットカップラー結合強度の注意的チューニングにより,リードアウト性能を損なうことなく,高忠実度単一および2量子ゲートを実現することを示す。 その結果、平均で40hのCZゲート忠実度99.93%、同時シングルキュービットゲート忠実度99.98%、単一デバイスで99.94%以上のリードアウト忠実度を実現した。 これらの結果は、最適化された結合パラメータ、新しい位相平均漏洩誤差増幅(PALEA)プロトコルに基づく効率的なCZゲート校正実験、高コヒーレンス量子ビット互換の読み出し構成により実現される。 本研究は, 超伝導量子プロセッサのスケールアップに向けた実効性を示すとともに, コア操作全体にわたって連続的に高い忠実性を維持していることを示すものである。

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