論文の概要: Analysis of Frequency Collisions in Parametrically Modulated Superconducting Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.05031v1
• Date: Fri, 07 Nov 2025 07:08:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-10 21:00:44.697852
• Title: Analysis of Frequency Collisions in Parametrically Modulated Superconducting Circuits
• Title（参考訳）: パラメトリック変調超電導回路における周波数衝突の解析
• Authors: Zhuang Ma, Peng Zhao, Xinsheng Tan, Yang Yu,
• Abstract要約: 超伝導回路はスケーラブルな量子コンピューティングのための主要なプラットフォームであり、パラメトリック変調は高忠実なマルチキュービット演算を実装するために広く使われている技術である。 重要な課題は、この変調が寄生結合の密集した風景を誘導し、プロセッサ性能を制約する有害な周波数衝突を引き起こすことである。 我々は、これらの衝突を系統的に解析し軽減するために、フロケ理論に基づく包括的な数値的枠組みを開発する。 我々の研究は、デバイスパラメータと制御プロトコルの協調設計のための予測ツールを提供し、クロストークの体系的な抑制と大規模で高性能な量子プロセッサへの道を開くことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.667306224577766
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superconducting circuits are a leading platform for scalable quantum computing, where parametric modulation is a widely used technique for implementing high-fidelity multi-qubit operations. A critical challenge, however, is that this modulation can induce a dense landscape of parasitic couplings, leading to detrimental frequency collisions that constrain processor performance. In this work, we develop a comprehensive numerical framework, grounded in Floquet theory, to systematically analyze and mitigate these collisions. Our approach integrates this numerical analysis with newly derived analytical models for both qubit-modulated and coupler-modulated schemes, allowing us to characterize the complete map of parasitic sideband interactions and their distinct error budgets. This analysis forms the basis of a constraint-based optimization methodology designed to identify parameter configurations that satisfy the derived physical constraints, thereby avoiding detrimental parasitic interactions. We illustrate the utility of this framework with applications to analog quantum simulation and gate design. Our work provides a predictive tool for co-engineering device parameters and control protocols, enabling the systematic suppression of crosstalk and paving the way for large-scale, high-performance quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 超伝導回路はスケーラブルな量子コンピューティングのための主要なプラットフォームであり、パラメトリック変調は高忠実なマルチキュービット演算を実装するために広く使われている技術である。 しかし、重要な課題は、この変調が寄生的カップリングの密集した景観を誘導し、プロセッサ性能を制約する有害な周波数衝突を引き起こすことである。 本研究では,これらの衝突を系統的に解析・緩和するために,Floquet理論に基づく包括的数値的枠組みを開発する。 提案手法は, 量子ビット変調方式とカプラ変調方式の両方を新たに導出した解析モデルと統合し, 寄生側バンド相互作用の完全なマップと, それらの異なる誤差予算を特徴付ける。 この分析は、引き起こされた物理的制約を満たすパラメータ構成を識別し、有害な寄生的相互作用を避けるために設計された制約に基づく最適化手法の基礎を形成する。 本稿では,アナログ量子シミュレーションとゲート設計への応用について述べる。 我々の研究は、デバイスパラメータと制御プロトコルの協調設計のための予測ツールを提供し、クロストークの体系的な抑制と、大規模で高性能な量子プロセッサへの道を開くことができる。

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