論文の概要: A scalable edge-pass Purcell filter for high-fidelity readout of superconducting qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.13627v1
- Date: Thu, 13 Aug 2026 06:11:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-17 20:14:29.171615
- Title: A scalable edge-pass Purcell filter for high-fidelity readout of superconducting qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットの高忠実読み出しのためのスケーラブルエッジパスパーセルフィルタ
- Abstract要約: スケーラブルなエッジパスパーセルフィルタは、保護されたキュービットバンドから単一の送信エッジで読み出しバンドを分離する。
フィルタフリーのパーセル限界とは対照的に、フィルタはキュービット寿命を大幅に延長する。
これにより、高速で高忠実な読み出し、パーセル保護、効果的なリセットを単一フィルタ内で統一する、コンパクトなアーキテクチャが実現される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.482163108366176
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: High-fidelity readout with strong Purcell protection of qubit coherence is essential for scalable superconducting quantum processors, yet the finite passband and sizable footprint of conventional band-pass Purcell filters make them hard to scale. Here we introduce a scalable edge-pass Purcell filter that separates the readout band from the protected qubit band by a single transmission edge, freeing the readout resonators from bandwidth constraint. Depending on whether the transmitting band lies above or below the cutoff, the compact network is realized as a high-pass filter (HPF) or a low-pass filter (LPF). The HPF reaches an average readout fidelity of 99.46(4)% (up to 99.56%) with a 150-ns pulse, and the LPF reaches 99.49(3)% (up to 99.57%) with a 130-ns pulse. The average single-qubit gate fidelities are 99.94% (HPF) and 99.93% (LPF). Relative to the filter-free Purcell limit, the filters substantially extend the qubit lifetime, and the Purcell protection deepens at higher filter order. In addition, an intrinsic dissipation mode of the filter offers a qubit-reset channel. This leads to a compact architecture that unifies fast, high-fidelity readout, Purcell protection, and effective reset within a single filter for large-scale fault-tolerant quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 量子ビットコヒーレンスの強いパーセル保護を持つ高忠実な読み出しは、スケーラブルな超伝導量子プロセッサには不可欠であるが、従来の帯域通過フィルタの有限パスバンドと大きなフットプリントは、スケーリングを困難にしている。
ここでは、単一送信エッジにより保護されたキュービットバンドから読み出し帯域を分離するスケーラブルなエッジパスパーセルフィルタを導入し、読み出し共振器を帯域制限から解放する。
送信帯域がカットオフの上か下にあるかによって、コンパクトネットワークはハイパスフィルタ(HPF)またはローパスフィルタ(LPF)として実現される。
HPFは150nsのパルスで99.46(4)%(最大99.56%)、LPFは130nsのパルスで99.49(3)%(最大99.57%)に達する。
平均的な単一ビットゲート密度は 99.94% (HPF) と 99.93% (LPF) である。
フィルタフリーのPurcell制限とは対照的に、フィルタはキュービット寿命を大幅に延長し、Purcell保護はより高いフィルタ順序で深まる。
さらに、フィルタの本質的な散逸モードは、qubit-resetチャネルを提供する。
これにより、高速で高忠実な読み出し、パーセル保護、大規模なフォールトトレラント量子計算のための単一フィルタ内で有効リセットを統一する、コンパクトなアーキテクチャが実現される。
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