論文の概要: Unified Flux Control Architecture for Fluxonium Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.25948v1
- Date: Mon, 25 May 2026 15:26:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-26 19:50:20.433215
- Title: Unified Flux Control Architecture for Fluxonium Qubits
- Title（参考訳）: フラクソニウム量子の統一フラックス制御アーキテクチャ
- Authors: Xianchuang Pan, Jiahui Wang, Tao Zhou, Yanbo Guo, Fei Wang, Ze Zhan, Liang Xiang, Zishuo Li, Lu Ma, Xizheng Ma, Huijuan Zhan, Tao Zhang, Kannan Lu, Xing Zhu, Guicheng Gong, Chunqing Deng, Tenghui Wang,
- Abstract要約: 我々は, フラクトロニウム量子ビットの統一制御アーキテクチャを実験的に実現し, 横(XY$)と縦(Z$)の操作を1つのフラクトロニウム制御チャネルで実装した。
このアーキテクチャは、共有制御チャネルに競合する要求を課し、リセット操作のための低周波フラックス伝送を同時にサポートする必要がある。
本稿では,周波数選択型低温フィルタと補償波形合成を併用して,フィルタ制御線によるパルス歪みを補正する手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.72361983858256
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Control architectures that reduce hardware overhead while maintaining high-fidelity operations are essential for the continued scaling of superconducting quantum processors. Here we experimentally realize a unified control architecture for fluxonium qubits, in which both transverse ($XY$) and longitudinal ($Z$) operations are implemented through a single flux-control channel driven by a single arbitrary waveform generator channel. This architecture imposes competing requirements on the shared control channel, which must simultaneously support low-frequency flux transmission for reset operations while strongly attenuating broadband noise near the qubit transition frequency. We address this challenge through frequency-selective cryogenic filtering together with compensated waveform synthesis that corrects the pulse distortion introduced by the filtered control line. Experimentally, this approach preserves coherence times above 100 $μ$s while enabling active reset with approximately 98% fidelity and 20-ns single-qubit gates with fidelities exceeding 99.99%. We further demonstrate FPGA-native instruction-level waveform synthesis based on reusable pulse primitives for unified flux control. These results establish unified flux control as a scalable architecture for fluxonium qubits that reduces control hardware overhead while preserving high-fidelity operation.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子プロセッサの継続的なスケーリングには、高忠実度操作を維持しながらハードウェアオーバーヘッドを低減する制御アーキテクチャが不可欠である。
ここでは、フラキソニウム量子ビットの統一制御アーキテクチャを実験的に実現し、逆(XY$)と長手(Z$)の両方の操作を、単一の任意の波形生成チャネルによって駆動される単一のフラックス制御チャネルを介して実装する。
このアーキテクチャは、共有制御チャネルに競合する要求を課し、キュービット遷移周波数付近でブロードバンドノイズを強く減衰させながら、リセット動作のための低周波フラックス伝送を同時にサポートする必要がある。
本稿では,周波数選択型低温フィルタと補償波形合成を併用して,フィルタ制御線によるパルス歪みを補正する手法を提案する。
実験的に、このアプローチは100$μ$s以上のコヒーレンス時間を保ちながら、約98%の忠実度と、99.99%を超える忠実度を持つ20nsのシングルキュービットゲートでアクティブリセットを可能にする。
さらに、統一フラックス制御のための再利用可能なパルスプリミティブに基づくFPGAネイティブな命令レベル波形合成を実証する。
これらの結果から,フラキソニウム量子ビットのスケーラブルなアーキテクチャとして統一フラックス制御が確立され,高忠実度演算を保ちながら制御ハードウェアのオーバーヘッドを低減することができる。
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