論文の概要: Native multi-qubit gates on a single-junction unimon circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.14357v1
• Date: Fri, 14 Aug 2026 14:59:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-17 20:14:29.411324
• Title: Native multi-qubit gates on a single-junction unimon circuit
• Title（参考訳）: 単接合ユニモン回路上のネイティブマルチキュービットゲート
• Abstract要約: 複数の量子ビットを符号化する超伝導多モード回路であるMultiunimonを導入する。 我々は、99.5%の平均忠実度で12の異なる制御されたNOTゲートをシミュレートする。 以上の結果から, 超伝導量子プロセッサのための高連結多ビットユニットとしてのマルチユニモンの可能性が示された。
• 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: Quantum processors with native multi-qubit gates may offer very efficient implementations of near-term quantum algorithms on noisy hardware. Here, we introduce the multiunimon, a superconducting multimode circuit that encodes multiple qubits and enables native multi-qubit gates in a device consisting of a single Josephson junction embedded in a coplanar waveguide structure. Closely related to the unimon qubit, it inherits properties such as high anharmonicity, full protection against low-frequency charge noise, and partial protection against flux noise. By designing such a three-qubit device with Josephson-to-inductive energy ratio above unity and using a leakage-aware encoding scheme for the computational states, we simulate all twelve different controlled-controlled-NOT gates with a mean fidelity of 99.5% with simple sine-squared pulses of comparable length to single-qubit gates. The performance is limited by incoherent errors dominated by dielectric loss. With improvements in noise protection, design, and pulse shaping, the simulations suggest that fidelities approaching 99.99% are within reach. Our results demonstrate the potential of the multiunimon as a highly connected multi-qubit unit for larger superconducting quantum processors.
• Abstract（参考訳）: ネイティブなマルチキュービットゲートを持つ量子プロセッサは、ノイズの多いハードウェア上での短期量子アルゴリズムの非常に効率的な実装を提供する。 本稿では、複数のキュービットを符号化し、コプラナー導波路構造に埋め込まれた単一のジョセフソン接合からなるデバイスにおいて、ネイティブなマルチキュービットゲートを可能にする超伝導マルチモード回路であるマルチユニモンを紹介する。 ユニモン量子ビットと密接に関連し、高調波性、低周波帯電ノイズに対する完全な保護、フラックスノイズに対する部分的な保護などの特性を継承する。 ジョセフソンからインダクティブへのエネルギー比を上回る3量子デバイスを設計し、計算状態に対してリークを意識した符号化方式を用いて、各12種類の制御されたNOTゲートを99.5%の忠実度で、単量子ゲートに匹敵する単純な正弦二乗パルスでシミュレートする。 性能は誘電損失に支配される不整合誤差によって制限される。 ノイズ保護、設計、パルス整形の改善により、99.99%に近づく忠実度が到達範囲内であることがシミュレーションで示唆された。 以上の結果から, 超伝導量子プロセッサのための高連結多ビットユニットとしてのマルチユニモンの可能性が示された。

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