論文の概要: Purcell-Engineered Hybrid Coupler for Leakage-Suppressed Robust CZ Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.23463v2
• Date: Tue, 28 Jul 2026 05:26:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-29 14:13:57.672015
• Title: Purcell-Engineered Hybrid Coupler for Leakage-Suppressed Robust CZ Gates
• Title（参考訳）: 漏れ抑制ロバストCZゲート用パーセルエンジンハイブリッドカプラ
• Authors: Hui Wang, Feng Bao, Yan-Jun Zhao, Xun-Wei Xu,
• Abstract要約: 本稿では,超伝導制御用Purcell-Engineered Notch-filter hybrid couplerを提案する。 このアーキテクチャは非線形トランスモンカプラとPurcell-filterとNotch-resonatorサブシステムを統合している。 提案アーキテクチャは, リークを大幅に低減し, 最悪の計算状態の忠実度を向上することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3909963160055647
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose a Purcell-engineered notch-filter hybrid coupler for superconducting controlled-$Z$ (CZ) gates that combines coherent interaction engineering with leakage-selective dissipation. The architecture integrates a nonlinear transmon coupler with a coupled Purcell-filter and notch-resonator subsystem, providing additional control over both the coherent interaction pathways and the engineered dissipative environment. The filter branch reshapes the effective interaction pathways, while the notch resonator further tailors the frequency response of the coupled filter network and preserves strong leakage-selective dissipation. Using dressed-eigenstate analysis together with Lindblad master-equation simulations, we show that the proposed architecture substantially reduces leakage and improves the worst-case computational-state fidelity compared with an optimized single-transmon coupler while remaining robust over a broad range of coherence assumptions and device parameters. The optimized gate achieves $F_{\rm avg}=99.74\%$, $F_{\rm min}=99.62\%$, and a maximum leakage probability of $1.6\times10^{-3}$. These results demonstrate that engineered dissipation complements conventional coherent interaction engineering and provides an additional design degree of freedom for realizing robust, high-fidelity superconducting CZ gates.
• Abstract（参考訳）: 超伝導制御のためのPurcell-engineered Notch-filter hybrid couplerを提案し,コヒーレント相互作用工学と漏れ選択散逸を組み合わせたZ$(CZ)ゲートを提案する。 このアーキテクチャは非線形トランスモンカップラとPurcell-filterとNotch-resonatorサブシステムを統合し、コヒーレント相互作用経路とエンジニアリングされた散逸環境の両方を制御できる。 一方、ノッチ共振器は結合フィルタネットワークの周波数応答をさらに調整し、強い漏れ選択散逸を維持する。 着衣固有状態解析とLindbladマスター方程式シミュレーションを用いて、提案アーキテクチャは、幅広いコヒーレンス仮定やデバイスパラメータに対して頑健でありながら、最適化されたシングルトランモンカプラと比較して、リークを大幅に低減し、最悪の場合の計算状態忠実性を改善することを示した。 最適化されたゲートは$F_{\rm avg}=99.74\%$、$F_{\rm min}=99.62\%$、最大リーク確率は$1.6\times10^{-3}$である。 これらの結果は, 従来のコヒーレント相互作用工学を補完し, 強靭で高忠実な超伝導CZゲートを実現するための設計自由度を提供することを示した。

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