論文の概要: Multiplexed double-transmon coupler scheme in scalable superconducting quantum processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.02249v1
- Date: Tue, 04 Nov 2025 04:29:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-05 18:47:05.811313
- Title: Multiplexed double-transmon coupler scheme in scalable superconducting quantum processor
- Title（参考訳）: 拡張性超伝導量子プロセッサにおける多重二重共振器方式
- Authors: Tianqi Cai, Chitong Chen, Kunliang Bu, Sainan Huai, Xiaopei Yang, Zhiwen Zong, Yuan Li, Zhenxing Zhang, Yi-Cong Zheng, Shengyu Zhang,
- Abstract要約: 本稿では,Double-transmon coupler (DTC) アーキテクチャに基づく頑健な制御線路多重化方式を提案する。
この多重化構成は、2量子ゲート操作の正確な制御を維持しつつ、望ましくない静的な$ZZ$結合を効率的に抑制する。
この多重DTCアーキテクチャは、2次元量子ビットアレイにおける配線オーバーヘッドを最小限に抑える大きな可能性を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.567843049133387
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Precise control of superconducting qubits is essential for advancing both quantum simulation and quantum error correction. Recently, transmon qubit systems employing the single-transmon coupler (STC) scheme have demonstrated high-fidelity single- and two-qubit gate operations by dynamically tuning the effective coupling between qubits. However, the integration of STCs increases the number of control lines, thereby posing a significant bottleneck for chip routing and scalability. To address this challenge, we propose a robust control line multiplexing scheme based on a double-transmon coupler (DTC) architecture, which enables shared coupler control lines to substantially reduce wiring complexity. Moreover, we experimentally verify that this multiplexed configuration efficiently suppresses undesirable static $ZZ$ coupling while maintaining accurate control over two-qubit gate operations. We further demonstrate the feasibility of the architecture through two distinct gate implementations: a fast coupler $Z$-control-based CZ gate and a parametric iSWAP gate. To validate the practical applicability of this multiplexing approach in quantum circuits, we prepare Bell and three-qubit GHZ states using the proposed scheme with fidelity exceeding 99% and 96%, respectively. This multiplexed DTC architecture offers significant potential to minimize wiring overhead in two-dimensional qubit arrays, thereby greatly enhancing the scalability of superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットの精密制御は、量子シミュレーションと量子誤差補正の両方を前進させるのに不可欠である。
近年,シングルトランスモンカプラ (STC) 方式を用いたトランスモンキュービットシステムは,キュービット間の効果的な結合を動的に調整することにより,高忠実度シングルビットと2キュービットのゲート操作を実証している。
しかし、STCの統合により制御ラインの数が増加し、チップルーティングとスケーラビリティに大きなボトルネックが生じる。
この課題に対処するために、共有カプラ制御ラインが配線の複雑さを大幅に低減できる、Double-transmon coupler (DTC)アーキテクチャに基づく堅牢な制御ライン多重化方式を提案する。
さらに、この多重化構成は、2量子ゲート操作の正確な制御を維持しつつ、望ましくない静的な$ZZ$結合を効果的に抑制することを実験的に検証した。
さらに、ファストカプラ$Z$制御型CZゲートとパラメトリックiSWAPゲートという、2つの異なるゲート実装によるアーキテクチャの実現可能性を示す。
量子回路におけるこの多重化手法の実用性を検証するために,それぞれ99%,96%を超える忠実度を持つ提案手法を用いてベル状態と3量子GHZ状態を作成する。
この多重DTCアーキテクチャは、2次元量子ビットアレイの配線オーバーヘッドを最小限に抑え、超伝導量子プロセッサのスケーラビリティを大幅に向上させる大きな可能性を提供する。
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