論文の概要: Scalable Single-Step Generation of W States in 2D Superconducting Qubit Lattices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.18962v1
• Date: Mon, 18 May 2026 18:00:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-20 15:03:08.900287
• Title: Scalable Single-Step Generation of W States in 2D Superconducting Qubit Lattices
• Title（参考訳）: 2次元超電導クビット格子におけるW Statesのスケーラブル単一ステップ生成
• Authors: João H. Romeiro, Federico A. Roy, Niklas Bruckmoser, Ivan Tsitsilin, Niklas J. Glaser, Christian M. F. Schneider, Gerhard B. P. Huber, Saya A. Schöbe, Johannes Schirk, Florian Wallner, Malay Singh, Julius Feigl, Leon Koch, Lasse Södergren, Max Werninghaus, Stefan Filipp,
• Abstract要約: マルチキュービットの絡み合いは、大規模量子情報技術の前提条件である。 任意の大きさの格子に1つの励起をコヒーレントに分配する高速で堅牢な演算の集合を実演する。 次に、最大7量子ビットの鎖に絡み合うようにプロトコルを拡張し、264 nsで生成される最大のW状態は79.6$pm$1.3%である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The reliable generation of multi-qubit entanglement is a prerequisite for large-scale quantum information technologies. In particular, W states are a valuable resource owing to their resilience under local loss or measurement. Nevertheless, preparing these states with sequential two-qubit gates often requires substantial time overhead. By contrast, engineered simultaneous interactions enable fast entanglement generation, even in qubit systems with limited nearest-neighbour connectivity. Here, we demonstrate a set of fast and robust operations for coherently distributing a single excitation across a lattice of arbitrary size, thereby directly generating W states from initial product states. In 2D lattices, the excitation propagates along both directions simultaneously, such that the total entanglement time scales only with the largest dimension. We exploit this property to prepare a six-qubit W state in a 3$\times$2 superconducting lattice within 99 ns, achieving a tomographic fidelity of 83.9$\pm$1.0%. We then extend the protocol to create entanglement across chains of up to seven qubits, with the largest W state generated in 264 ns with a fidelity of 79.6$\pm$1.3%.
• Abstract（参考訳）: マルチキュービットの絡み合いの発生は、大規模量子情報技術の前提条件である。 特に、W状態は、局所的な損失または測定の下でのレジリエンスのため、貴重な資源である。 それでも、シーケンシャルな2ビットゲートでこれらの状態を作るには、かなりの時間を要することが多い。 対照的に、エンジニアリングされた同時相互作用は、最も近い接続性に制限されたキュービットシステムでさえ、高速な絡み合い生成を可能にする。 ここでは、任意の大きさの格子に1つの励起をコヒーレントに分配する高速で堅牢な演算の集合を示し、したがって初期積状態からW状態を直接生成する。 2次元格子では、励起は両方の方向に沿って同時に伝播し、全絡み合い時間は最大の次元でしかスケールしない。 この特性を利用して、3$\times$2超伝導格子を99 ns以内で生成し、トモグラフィーの忠実度83.9$\pm$1.0%を達成する。 次に、最大7量子ビットの鎖に絡み合うようにプロトコルを拡張し、264 nsで生成される最大のW状態は79.6$\pm$1.3%である。

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