論文の概要: Microwave Output Stabilization of a Qubit Controller via Device-Level Temperature Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04397v1
• Date: Thu, 06 Nov 2025 14:25:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-07 20:17:53.451122
• Title: Microwave Output Stabilization of a Qubit Controller via Device-Level Temperature Control
• Title（参考訳）: デバイスレベル温度制御によるQubitコントローラのマイクロ波出力安定化
• Authors: Yoshinori Kurimoto, Dongjun Lee, Koichiro Ban, Shinichi Morisaka, Toshi Sumida, Hidehisa Shiomi, Yosuke Ito, Yuuya Sugita, Makoto Negoro, Ryutaro Ohira, Takefumi Miyoshi,
• Abstract要約: 超伝導量子ビット用に開発されたマルチチャネル量子ビットコントローラQuEL-1 SEの設計と性能について述べる。 このシステムは、位相同期ループ、増幅器、ミキサーなどの臨界アナログ集積回路のアクティブな熱安定化を取り入れている。 その結果、QuEL-1 SEの振幅と位相安定性は、信頼できる長期量子演算を可能にすることが示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.296984039481869
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: We present the design and performance of QuEL-1 SE, which is a multichannel qubit controller developed for superconducting qubits. The system incorporates the active thermal stabilization of critical analog integrated circuits, such as phase-locked loops, amplifiers, and mixers, to suppress the long-term amplitude and phase drift. To evaluate the amplitude and phase stability, we simultaneously monitor 15 microwave output channels over 24 h using a common analog-to-digital converter. Across the channels, the normalized amplitude exhibits standard deviations of 0.09\%--0.22\% (mean: 0.15\%), and the phase deviations are 0.35$^\circ$--0.44$^\circ$ (mean: 0.39$^\circ$). We further assess the impact of these deviations on quantum gate operations by estimating the average fidelity of an $X_{\pi/2}$ gate under the coherent errors corresponding to the deviations. The resulting gate infidelities are $2\times 10^{-6}$ for amplitude errors and $2\times 10^{-5}$ for phase errors, which are significantly lower than typical fault-tolerance thresholds such as those of the surface code. These results demonstrate that the amplitude and phase stability of QuEL-1 SE enables reliable long-duration quantum operations, thus highlighting its utility as a scalable control platform for superconducting and other qubit modalities.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビット用に開発されたマルチチャネル量子ビットコントローラQuEL-1 SEの設計と性能について述べる。 このシステムは、位相同期ループ、アンプ、ミキサーなどの臨界アナログ集積回路のアクティブな熱安定化を取り入れ、長期振幅と位相ドリフトを抑制する。 振幅と位相安定性を評価するため、共用アナログ・デジタル変換器を用いて、24時間で15個のマイクロ波出力チャネルを同時に監視する。 チャネル全体では、正規化された振幅は0.09\%--0.22\%(平均0.15\%)の標準偏差を示し、位相偏差は0.35$^\circ$--0.44$^\circ$(平均0.39$^\circ$)である。 さらに、これらの偏差が量子ゲート操作に与える影響を、偏差に対応するコヒーレントな誤差の下で、$X_{\pi/2}$ゲートの平均忠実度を推定することによって評価する。 結果として生じるゲート不整合は、振幅誤差が2.2\times 10^{-6}$と位相誤差が2.2\times 10^{-5}$であり、表面符号のような耐故障しきい値よりもかなり低い。 これらの結果から、QuEL-1 SEの振幅と位相安定性は、信頼性の高い長周期量子演算を可能にし、超伝導や他の量子ビット変調のためのスケーラブルな制御プラットフォームとしての有用性を強調した。

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