論文の概要: Lattice patch structure for fixed-frequency transmon quantum computer with high-fidelity CNOT gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.27017v1
- Date: Thu, 25 Jun 2026 13:30:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-26 18:46:32.293987
- Title: Lattice patch structure for fixed-frequency transmon quantum computer with high-fidelity CNOT gates
- Title（参考訳）: 高忠実度CNOTゲートを有する固定周波数トランスモン量子コンピュータの格子パッチ構造
- Abstract要約: 超伝導トランスモンプロセッサは、大規模量子コンピューティングの主要なプラットフォームである。
本研究では、4つの固定周波数トランスモンを1つの固定周波数カプラに結合する新しい格子パッチアーキテクチャを提案する。
本研究は,将来のフォールトトレラント量子コンピュータの高効率で堅牢な構築ブロックとして,格子パッチアーキテクチャを確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Superconducting transmon processors represent a leading platform for large-scale quantum computing due to their high gate fidelities and scalability. However, conventional qubit-coupler-qubit (QCQ) architectures face critical physical and structural bottlenecks, notably frequency crowding [spectator qubit collisions] during system scaling and inefficient mapping onto the standard surface code.To overcome these limitations, we propose a novel lattice-patch architecture that couples four fixed-frequency transmons to a single fixed-frequency coupler.This design enhances qubit connectivity and maps directly onto the surface-code lattice unit [plaquette], thereby minimizing the compilation overhead associated with logical qubit implementation. Furthermore, utilizing an entirely fixed-frequency design intrinsically eliminates susceptibility to external flux noise, ensuring robust operational stability.Multi-level numerical simulations demonstrate CNOT gate fidelities exceeding 0.98 across all six connectivity directions within the patch. Nevertheless, the complex interaction network of the four-qubit architecture induces unintended residual phase accumulation during cross-resonance driving. This parasitic effect necessitates precise calibration, achievable via virtual $R_z$ gates [software phase updates]. Ultimately, our results establish the lattice-patch architecture as an efficient, robust building block for future fault-tolerant quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 超伝導トランスモンプロセッサは、その高いゲート密度とスケーラビリティのために、大規模量子コンピューティングの主要なプラットフォームである。
しかし,従来のqubit-coupler-qubit (QCQ) アーキテクチャは,システムスケーリング時の周波数群集(オブザーバ・クビット衝突)や標準表面コードへの非効率マッピングといった重要な物理的・構造的ボトルネックに直面しており,これらの制約を克服するために,固定周波数の4つのトランスモンを1つの固定周波数のカップラに結合する新しい格子パッチアーキテクチャを提案する。
さらに, 完全固定周波数設計を用いることで, 外部フラックスノイズに対する感受性を本質的に排除し, 安定した運転安定性を確保することができ, マルチレベル数値シミュレーションにより, パッチ内の6つの接続方向すべてにわたってCNOTゲート忠実度が0.98を超えていることが示されている。
それでも、4ビットアーキテクチャの複雑な相互作用ネットワークは、クロス共振駆動中に意図しない残留相の蓄積を誘導する。
この寄生的効果は正確なキャリブレーションを必要とし、仮想$R_z$ゲート(ソフトウェアフェーズ更新)を介して達成できる。
最終的に、我々は格子パッチアーキテクチャを将来のフォールトトレラント量子コンピュータの効率的で堅牢な構築ブロックとして確立した。
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