論文の概要: High-fidelity all-microwave CZ gate with partial erasure-error detection via a transmon coupler
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.01260v1
- Date: Mon, 03 Nov 2025 06:11:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-05 16:37:27.136224
- Title: High-fidelity all-microwave CZ gate with partial erasure-error detection via a transmon coupler
- Title（参考訳）: トランスモンカプラによる部分消去エラー検出を用いた高忠実全マイクロ波CZゲート
- Authors: Shotaro Shirai, Shinichi Inoue, Shuhei Tamate, Rui Li, Yasunobu Nakamura, Atsushi Noguchi,
- Abstract要約: 量子誤り訂正には、隣接する物理量子ビット間のゲートの絡み合わせが不可欠である。
残差ZZ相互作用を抑えながら高忠実度を実現する全マイクロ波制御Z(CZ)ゲートを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5649495995972291
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Entangling gates between neighboring physical qubits are essential for quantum error correction. Implementing them in an all-microwave manner simplifies signal routing and control apparatus of superconducting quantum processors. We propose and experimentally demonstrate an all-microwave controlled-Z (CZ) gate that achieves high fidelity while suppressing residual ZZ interactions. Our approach utilizes a fixed-frequency transmon coupler and multi-path coupling, thereby sufficiently reducing the net transverse interaction between data transmons to suppress residual ZZ interactions. The controlled phase arises from the dispersive frequency shift of the $\fggetxt$ transition between the coupler and one of the data transmons conditioned on the state of the other data transmon. Driving the transitions at the midpoint of two dispersively shifted resonance frequencies induces state-dependent geometric phases to achieve the CZ gate. Crucially, with this scheme, we can maintain a small net transverse interaction between two data transmons while increasing the coupling between the data and coupler transmons to accelerate the CZ-gate speed. Additionally, we measure the coupler state after the gate to detect a subset of decoherence-induced failures that occur during the gate operation. These events constitute erasure errors with known locations, enabling erasure-aware quantum error-correcting codes to improve future logical qubit performance.
- Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正には、隣接する物理量子ビット間のゲートの絡み合わせが不可欠である。
全マイクロ波方式でそれらを実装すれば、超伝導量子プロセッサの信号ルーティングと制御装置が簡単になる。
残差ZZ相互作用を抑えながら高忠実度を実現する全マイクロ波制御Z(CZ)ゲートを提案し,実験的に実証した。
提案手法は固定周波数トランスモンカップラとマルチパス結合を利用して,データトランスモン間のネット・トランスバース相互作用を十分に低減し,ZZ相互作用の残留を抑制する。
制御された位相は、カプラと他のデータトランスモンの状態に条件付けられたデータトランスモンの1つの間の$\fggetxt$遷移の分散周波数シフトから生じる。
2つの分散シフト共鳴周波数の中間点における遷移を駆動すると、状態依存幾何学位相が誘導され、CZゲートが達成される。
この方式により、データとカプラトランモンの結合を増大させ、CZゲート速度を加速しながら、2つのデータトランスモン間の小さなネット逆相互作用を維持することができる。
さらに,ゲート操作中に発生するデコヒーレンス障害のサブセットを検出するために,ゲート後のカプラ状態を測定する。
これらのイベントは、既知の位置での消去エラーを構成し、消去対応の量子エラー訂正コードにより、将来の論理量子ビット性能を改善する。
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