論文の概要: Beyond Single-Shot Fidelity: Chernoff-Based Throughput Optimization in Superconducting Qubit Readout

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.22174v1
• Date: Wed, 25 Feb 2026 18:21:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-26 18:19:16.945454
• Title: Beyond Single-Shot Fidelity: Chernoff-Based Throughput Optimization in Superconducting Qubit Readout
• Title（参考訳）: シングルショットの忠実性を超えて:超伝導量子ビット読み出しにおけるチャーノフに基づくスループット最適化
• Authors: Sinan Bugu,
• Abstract要約: シングルショット忠実度は超伝導量子ビット読み出しの標準ベンチマークであるが、量子状態の認証に必要な壁面時間を直接最小化するものではない。 我々は、測定記録を通信チャネルとして扱う分散読み出しの情報理論記述を定式化する。 単一ショットの忠実度を最大化する統合時間と、認定時間を最大化する時間との間には、一貫した分離がある。
• 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: Single-shot fidelity is the standard benchmark for superconducting qubit readout, but it does not directly minimize the total wall-clock time required to certify a quantum state. We formulate an information-theoretic description of dispersive readout that treats the measurement record as a stochastic communication channel and compute the classical Chernoff information governing the multi-shot error exponent using a trajectory model that incorporates T1 relaxation with full cavity memory. We find a consistent separation between the integration time that maximizes single-shot fidelity and the time that minimizes total certification time. For representative transmon parameters and hardware overheads, the throughput-optimal integration window is longer than the fidelity-optimal one, yielding certification speedups of approximately 9-11%, with the gain saturating near 1.13x in the high-readout-power and high-overhead regime. Comparing the extracted classical information to the Gaussian Chernoff limit defines an information-extraction efficiency metric and shows that typical dispersive schemes are limited to about 45% capture at short integration times by detection efficiency, decreasing to approximately 12% at the throughput-optimal integration time of approximately 1.22 us due to T1-induced trajectory smearing. This formulation connects readout calibration directly to the operational objective of minimizing certification time in high-throughput superconducting processors.
• Abstract（参考訳）: シングルショット忠実度は超伝導量子ビット読み出しの標準ベンチマークであるが、量子状態の認証に必要な壁面時間を直接最小化するものではない。 本稿では,測定記録を確率的通信チャネルとして扱う分散読み出しの情報理論記述を定式化し,T1緩和を全空洞メモリに組み込んだ軌道モデルを用いて,マルチショット誤差指数を管理する古典的なチェルノフ情報を算出する。 単一ショットの忠実度を最大化する統合時間と、認定時間を最大化する時間との間には、一貫した分離がある。 一般的なトランスモンパラメータやハードウェアのオーバーヘッドに対して、スループット-最適統合ウィンドウは、フィデリティ-最適化ウィンドウよりも長く、認証スピードはおよそ9-11%、高可読性と高オーバヘッド方式では1.13倍近く飽和する。 抽出した古典情報をガウス・チェルノフ限界と比較すると、情報抽出効率の指標が定義され、典型的な分散スキームは、検出効率によって短い積分時間で約45%に制限され、T1誘導軌道スミアリングにより約1.22 usのスループット最適積分時間で約12%に低下することを示す。 この定式化は、高スループット超伝導プロセッサの認証時間を最小化する運用目的に直接、読み出しキャリブレーションを接続する。

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