論文の概要: High-Coherence and High-frequency Quantum Computing: The Design of a High-Frequency, High-Coherence and Scalable Quantum Computing Architecture

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.21528v1
• Date: Thu, 29 Jan 2026 10:43:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-30 16:22:49.743376
• Title: High-Coherence and High-frequency Quantum Computing: The Design of a High-Frequency, High-Coherence and Scalable Quantum Computing Architecture
• Title（参考訳）: 高コヒーレンス・高周波量子コンピューティング:高周波・高コヒーレンス・スケーラブル量子コンピューティングアーキテクチャの設計
• Authors: Masroor H. S. Bukhari,
• Abstract要約: 本報告では,動作周波数10GHzを超える8ビットトランスモンの提案と予備設計について述べる。 試験後の平均緩和時間は1.9ms、平均品質係数は2.75 x 107である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-coherence, fault-tolerant and scalable quantum computing architectures with unprecedented long coherence times, faster gates, low losses and low bit-flip errors may be one of the only ways forward to achieve the true quantum advantage. In this context, high-frequency high-coherence (HCQC) qubits with new high-performance topologies could be a significant step towards efficient and high-fidelity quantum computing by facilitating compact size, higher scalability and higher than conventional operating temperatures. Although transmon type qubits are designed and manufactured routinely in the range of a few Giga-Hertz, normally from 4 to 6 GHz (and, at times, up to around 10GHz), achieving higher-frequency operation has challenges and entails special design and manufacturing considerations. This report presents the proposal and preliminary design of an 8-qubit transmon (with possible upgrade to up to 72 qubits on a chip) architecture working beyond an operation frequency of 10GHz, as well as presents a new connection topology. The current design spans a range of around 11 to 13.5 GHz (with a possible full range of 9-12GHz at the moment), with a central optimal operating frequency of 12.0 GHz, with the aim to possibly achieve a stable, compact and low-charge-noise operation, as lowest as possible as per the existing fabrication techniques. The aim is to achieve average relaxation times of up to 1.9ms with average quality factors of up to 2.75 x 10^7 after trials, while exploiting the new advances in superconducting junction manufacturing using tantalum and niobium/aluminum/aluminum oxide tri-layer structures on high-resistivity silicon substrates (carried out elsewhere by other groups and referred in this report).
• Abstract（参考訳）: 高コヒーレンス、フォールトトレラント、スケーラブルな量子コンピューティングアーキテクチャでは、前例のない長いコヒーレンス時間、より高速なゲート、低損失、低ビットフリップエラーが真の量子優位性を達成するための唯一の方法の1つである。 この文脈では、新しい高性能トポロジを持つ高周波高コヒーレンス(HCQC)量子ビットは、コンパクトなサイズ、高いスケーラビリティ、従来の動作温度よりも高い性能で高速かつ高忠実な量子コンピューティングに向けた重要なステップとなる可能性がある。 トランスモン型キュービットは、通常4GHzから6GHz(時には10GHz)のギガ・ヘルツの範囲で日常的に設計・製造されているが、高周波数動作を実現するには課題があり、特別な設計や製造上の考慮が必要である。 本報告では,動作周波数10GHzを超える8ビットトランスモンアーキテクチャを提案するとともに,新たな接続トポロジを示す。 現在の設計は11～13.5 GHz(現時点のフルレンジは9-12GHz)で、中央の最適動作周波数は12.0 GHzであり、既存の製造技術で可能な限り最低限の安定でコンパクトで低電荷の動作を実現することを目的としている。 本研究の目的は、タンタルとニオブ/アルミニウム/アルミニウム三層構造を用いた超伝導接合の新たな進歩を利用して、高比抵抗シリコン基板上の超伝導接合の新たな進歩を生かしながら、試験後の平均品質因子である2.75 x 10^7の1.9msまでの平均緩和時間を達成することである。

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