論文の概要: Review of Superconducting Qubit Devices and Their Large-Scale Integration
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.04831v1
- Date: Wed, 04 Feb 2026 18:19:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-05 19:45:11.678432
- Title: Review of Superconducting Qubit Devices and Their Large-Scale Integration
- Title（参考訳）: 超電導量子デバイスの概要と大規模統合
- Authors: Hiu Yung Wong,
- Abstract要約: 量子コンピュータ、超伝導、ジョセフソン接合の基礎を概観する。
次に、超伝導量子ビットが有用な量子コンピュータとして機能するために必要な条件であるDiVincenzoの基準に関する重要な技術と概念を紹介する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The superconducting qubit quantum computer is one of the most promising quantum computing architectures for large-scale integration due to its maturity and close proximity to the well-established semiconductor manufacturing infrastructure. From an education perspective, it also bridges classical microwave electronics and quantum electrodynamics. In this paper, we will review the basics of quantum computers, superconductivity, and Josephson junctions. We then introduce important technologies and concepts related to DiVincenzo's criteria, which are the necessary conditions for the superconducting qubits to work as a useful quantum computer. Firstly, we will discuss various types of superconducting qubits formed with Josephson junctions, from which we will understand the trade-off across multiple design parameters, including their noise immunity. Secondly, we will discuss different schemes to achieve entanglement gate operations, which are a major bottleneck in achieving more efficient fault-tolerant quantum computing. Thirdly, we will review readout engineering, including the implementations of the Purcell filters and quantum-limited amplifiers. Finally, we will discuss the nature and review the studies of two-level system defects, which are currently the limiting factor of qubit coherence time. DiVincenzo's criteria are only the necessary conditions for a technology to be eligible for quantum computing. To have a useful quantum computer, large-scale integration is required. We will review proposals and developments for the large-scale integration of superconducting qubit devices. By comparing with the application of electronic design automation (EDA) in semiconductors, we will also review the use of EDA in superconducting qubit quantum computer design, which is necessary for its large-scale integration.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビット量子コンピュータは、その成熟度と確立された半導体製造インフラに近接しているため、大規模統合のための最も有望な量子コンピューティングアーキテクチャの1つである。
教育の観点からは、古典的なマイクロ波電子工学と量子電気力学を橋渡しする。
本稿では,量子コンピュータ,超伝導,ジョセフソン接合の基礎について概説する。
次に、超伝導量子ビットが有用な量子コンピュータとして機能するために必要な条件であるDiVincenzoの基準に関する重要な技術と概念を紹介する。
まず、ジョセフソン接合で形成される様々な種類の超伝導量子ビットについて論じ、そこからノイズ免疫を含む複数の設計パラメータ間のトレードオフを理解する。
第二に、より効率的なフォールトトレラント量子コンピューティングを実現する上で大きなボトルネックとなるエンタングルメントゲート演算を実現するための様々なスキームについて論じる。
第3に、Purcellフィルタと量子制限増幅器の実装を含む、リードアウトエンジニアリングをレビューする。
最後に、量子コヒーレンス時間(qubit coherence time)の制限因子である2レベルシステム欠陥の性質と検討について述べる。
DiVincenzoの基準は、量子コンピューティングに適合する技術に必要な条件のみである。
有用な量子コンピュータを持つには、大規模な統合が必要である。
超伝導量子ビットデバイスを大規模に統合するための提案と開発について概説する。
半導体における電子設計自動化(EDA)の適用について比較することにより、大規模統合に必要な超伝導量子ビット量子コンピュータ設計におけるEDAの使用についても検討する。
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