論文の概要: Quantum Chip Co-Design for Fidelity and Entanglement Preservation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04194v1
• Date: Thu, 06 Nov 2025 08:52:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-07 20:17:53.372116
• Title: Quantum Chip Co-Design for Fidelity and Entanglement Preservation
• Title（参考訳）: 量子チップ共設計による忠実度・絡み合い保存
• Authors: Ahmad Salmanogli, Hesam Zandi,
• Abstract要約: 本研究は、エンタングルメントとリードアウト忠実性を維持するために設計された超伝導量子チップアーキテクチャを提案する。 強い量子ビット結合は絡み合いを高めるが、しばしば望ましくないクロストーク、デフォーカス、測定精度の低下につながる。 本研究では、フラックス可変量子ビットと分散共振器のネットワークを介して相互に接続する9つのトランスモン量子ビットからなるハイブリッドマルチキュービット構成を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: This study introduces a superconducting quantum chip architecture designed to simultaneously preserve entanglement and readout fidelity, addressing one of the key trade-offs in the development of scalable quantum hardware. In conventional quantum circuits, strong qubit qubit coupling enhances entanglement but often leads to undesired crosstalk, dephasing, and reduced measurement fidelity. To mitigate these effects, we propose a hybrid multiqubit configuration consisting of nine transmon qubits organized into interior and exterior groups, interconnected via a flux tunable qubit and a network of distributed resonators. The interior qubits along with tunable qubit form an entanglement core, while the exterior qubits operate in the dispersive regime under large detuning to enable readout. The degree of entanglement can be dynamically tuned by adjusting the coupling between the central tunable qubit and the interior qubits. The total Hamiltonian includes all significant coupling contributions, encompassing effective exchange interactions among interior and exterior qubits, as well as their mediated couplings through interface resonators. By numerically solving the complete Hamiltonian alongside the Lindblad master equation, the system dynamics are characterized, allowing evaluation of both spectroscopic features and separation fidelity. Simulation results demonstrate that the proposed design maintains strong entanglement by creating the avoided-crossing region while sustaining measurement fidelity around 0.995 under realistic noise conditions. These findings confirm that entanglement strength and readout fidelity can be co-optimized within a single, reconfigurable architecture, establishing a viable route toward high-performance and scalable superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 本研究は、量子ハードウェアのスケーラブル化における重要なトレードオフの一つとして、エンタングルメントとリードアウトフィリティを同時に保持するように設計された超伝導量子チップアーキテクチャを提案する。 従来の量子回路では、強い量子ビット結合は絡み合いを高めるが、しばしば望ましくないクロストーク、デフォーカス、測定精度の低下につながる。 これらの効果を軽減するために,9つのトランスモン量子ビットを内部および外部グループに構成し,フラックス可変量子ビットと分散共振器のネットワークを介して相互接続するハイブリッドマルチキュービット構成を提案する。 内部キュービットと可変キュービットは絡み合うコアを形成し、外側キュービットは大きなデチューニングの下で分散状態で動作し、読み出しを可能にする。 絡み合いの度合いは、中心チューナブルキュービットと内部キュービットの間の結合を調整することで動的に調整することができる。 全ハミルトニアンは、内部および外部の量子ビット間の効果的な交換相互作用を含む全ての重要な結合寄与と、界面共振器による相互作用を含む。 リンドブラッドマスター方程式と共に完備ハミルトニアンを数値的に解くことにより、系力学を特徴付けることができ、分光特性と分離忠実度の両方を評価できる。 シミュレーションの結果,提案手法は騒音条件下で0.995程度の測定精度を維持しつつ,回避領域を作成することで強い絡み合いを保っていることが示された。 これらの結果から, エンタングルメント強度とリードアウト忠実度は, 単一の再構成可能なアーキテクチャ内で共最適化可能であることが確認された。

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