論文の概要: Quantum dial

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13653v1
• Date: Fri, 13 Mar 2026 23:26:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.317216
• Title: Quantum dial
• Title（参考訳）: 量子ダイヤル
• Authors: Aashish Sah, Suman Kundu, Priyank Singh, Eemeli Forsbom, Vasilii Vadimov, Mikko Möttönen,
• Abstract要約: 第一世代の量子ダイアルは、選択された補助的な自由度へのキュービットの結合を媒介する。 約-110dBmで40nsのパルスに対して99.99%のアイドル忠実度と99.9%のゲート忠実度を得る。 したがって量子ダイヤルは、分離と強い結合の間の高速でオンデマンドな切り替えを提供し、将来の量子プロセッサのノイズやエラーを減らす可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8705132291935365
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurate control of quantum degrees of freedom is promising for sensing, communication, and computing, but building a useful quantum computer faces a central isolation-and-control challenge: qubits must remain well isolated from their environment to preserve coherence, yet also be coupled strongly enough for control, readout, and reset. Existing approaches address this challenge only partially, using separate reset elements, drive schemes, and Purcell filters, often with added complexity and tradeoffs such as heating and crosstalk. Here we introduce and demonstrate a first-generation quantum dial: a device that on demand mediates the coupling of a qubit to selected auxiliary degrees of freedom. Our implementation uses a band-stop filter between a high-coherence transmon qubit and a broadband transmission line, enabling the coupling strength to be tuned by several orders of magnitude on nanosecond timescales without significant Stark shift. In the reset configuration, we reduce the qubit energy relaxation time T1 from >150 $μ$s to about 200 ns and demonstrate reset independent of the initial state. In the control configuration, we obtain 99.99% idle fidelity and 99.9% gate fidelities for 40 ns pulses at about -110 dBm. The same device also enables thermometry of the qubit environment, reaching a noise-equivalent temperature of 0.6 mK/$\sqrt{Hz}$ at 60 mK and approaching the Cramér-Rao bound at higher temperatures. The quantum dial thus offers fast, on-demand switching between isolation and strong coupling, with potential to reduce noise and errors in future quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 量子自由度の正確な制御は、検知、通信、計算に期待できるが、有用な量子コンピュータの構築は、中心的な隔離と制御の課題に直面している。 既存のアプローチでは、分離されたリセット要素、ドライブスキーム、パーセルフィルタを使用することで、この課題に部分的に対処するのみである。 ここでは、第1世代の量子ダイヤル、すなわち、要求に応じて、選択された補助的自由度へのキュービットの結合を仲介する装置を紹介し、実演する。 本実装では,高コヒーレンストランスモン量子ビットとブロードバンド伝送線路間のバンドストップフィルタを用いて,Starkシフトを伴わないナノ秒時間スケールにおいて,結合強度を数桁調整することができる。 リセット構成では、キュービットエネルギー緩和時間T1を >150 $μ$s から約200 ns に減らし、初期状態に依存しないリセットを示す。 制御構成では、約-110dBmで40nsのパルスに対して99.99%のアイドル忠実度と99.9%のゲート忠実度が得られる。 この装置はまた、クビット環境の温度測定を可能にし、ノイズ等価温度が0.6 mK/$\sqrt{Hz}$ 60 mKに達し、より高温でクラメール・ラオに接近する。 したがって量子ダイヤルは、分離と強い結合の間の高速でオンデマンドな切り替えを提供し、将来の量子プロセッサのノイズやエラーを減らす可能性がある。

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