論文の概要: Bang-bang protocol for nondispersive qubit readout
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.23681v1
- Date: Mon, 24 Aug 2026 18:00:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-26 14:09:34.473794
- Title: Bang-bang protocol for nondispersive qubit readout
- Title（参考訳）: 非分散量子ビット読み出しのためのバンバンプロトコル
- Abstract要約: 超伝導量子ビットの高速、高精度、量子非破壊(QND)読み出しは、高忠実な量子センシングと計算の基本的な構成要素である。
本研究では,結合定数の急激なクエンチにより,これらのスイープを置き換える非分散読み出しプロトコルについて検討する。
我々はこのプロトコルをBang-bangreadoutと呼び、単発射影測定を実現することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8621162328602723
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Fast, precise, and quantum-non-demolition (QND) readout of superconducting qubits is a fundamental component of high-fidelity quantum sensing and computation. Conventional approaches typically operate in the dispersive regime, where the qubit-resonator coupling $g$ is weak compared to the detuning $Δ$. While exhibiting good QND properties, the readout rate is limited to $\sim g^2\sqrt{N}/Δ\ll g$, where $N$ is the number of photons in the resonator. QND readout in the nondispersive regime, where the readout rate reaches its full potential $\sim g$, relies on parameter sweeps that may encounter resonances, leading to measurement-induced state transitions (MIST). In this work, we study a nondispersive readout protocol that replaces these sweeps by sudden quenches of the coupling constant, using a resonator that is preloaded with photons. We call this protocol bang-bang readout, and show that it realizes single-shot projective measurements. The fidelity and QNDness of the qubit post-measurement are remarkably high, with an error that decreases like $1/N$. To arrive at these findings, we develop an analytical theory for the dynamics and measurements of the Jaynes-Cummings (JC) model, including a systematic expansion of correction terms in powers of $1/\sqrt{N}$. We show that the protocol can also be implemented without preloading the resonator by instead strongly driving the qubit, e.g., with a classical flux drive.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットの高速、高精度、量子非破壊(QND)読み出しは、高忠実な量子センシングと計算の基本的な構成要素である。
通常、従来のアプローチは分散状態において作用するが、そこでは、qubit-共振器結合の$g$は、ゆるやかな$Δ$に比べて弱い。
良好なQND特性を示す一方で、読み出しレートは$\sim g^2\sqrt{N}/Δ\ll g$に制限される。
非分散状態におけるQNDの読み出しは、読み取りレートがフルポテンシャルの$\sim g$に達すると、共鳴に遭遇する可能性のあるパラメータスイープに依存し、測定誘起状態遷移(MIST)を引き起こす。
本研究では、光子をプリロードした共振器を用いて、結合定数の急激なクエンチにより、これらのスイープを置き換える非分散読み出しプロトコルについて検討する。
我々はこのプロトコルをBang-bangreadoutと呼び、単発射影測定を実現することを示す。
量子ビット後測定の忠実度とQNDは著しく高く、誤差は1/N$ほど減少する。
これらの結果に到達するために、Jaynes-Cummings(JC)モデルの力学と測定に関する解析理論を開発し、1/\sqrt{N}$の補正項を体系的に拡張する。
また,従来のフラックスドライブでqubit,egを強く駆動することで,共振器をプリロードすることなくプロトコルを実装可能であることを示す。
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