論文の概要: Low-leakage superconducting-qubit measurement with sub-100-ns total duration

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.25484v1
• Date: Wed, 26 Aug 2026 07:54:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.663126
• Title: Low-leakage superconducting-qubit measurement with sub-100-ns total duration
• Title（参考訳）: 100n以下全持続時間による低温超伝導量子ビット測定
• Abstract要約: 97(1)nsの超伝導トランスモン量子ビットの測定を行った。 測定ごとのリークレートは2.7(2)×10-5$で、バックグラウンドレートの2倍、測定誘起緩和レートの2桁しかない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.240057312512669
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fast, accurate, and low-leakage qubit measurement is a key requirement for quantum error correction. Here, we demonstrate measurement of a superconducting transmon qubit with a total duration of 97(1) ns, defined as the time from the start of the measurement pulse until the measurement-induced error on a subsequent $π$-pulse operation falls below $10^{-4}$. By combining a large state-averaged resonator decay rate of $κ_\mathrm{eff}/2π$ = 30.8 MHz with a dispersive shift close to the optimal SNR-per-photon condition, we achieve an assignment error of 0.17(1)% using a 58-ns measurement pulse, with residual readout photons depleting passively in tens of nanoseconds without an active depletion pulse. Using a repeated-measurement sequence together with a leakage-sensitive measurement, we benchmark the measurement-induced state transitions, finding a per-measurement leakage rate of $2.7(2) \times 10^{-5}$, only twice the background rate and two orders of magnitude below the measurement-induced relaxation rate, which dominates the assignment error. Floquet simulations indicate that the multiphoton resonances present at the operating point are weakly coupled and traversed diabatically, without causing leakage. These results demonstrate that a large resonator decay rate, combined with a dispersive shift close to the optimal SNR-per-photon condition, can enable fast, high-fidelity, low-leakage dispersive readout at small qubit-resonator detuning.
• Abstract（参考訳）: 高速で正確で低遅延の量子ビット測定は、量子誤り訂正の鍵となる要件である。 ここでは, 測定パルスの開始から, その後の$π$パルス演算における測定誘起誤差が10〜4$以下になるまで, 合計97(1)nsの超伝導トランスモン量子ビットの測定を実演する。 最適SNR-per- Photon条件に近い分散シフトとκ_\mathrm{eff}/2π$ = 30.8 MHzの大きい状態平均共振器崩壊速度を組み合わせ、58ns測定パルスを用いて0.17(1)%の割り当て誤差を、アクティブな消耗パルスを伴わずに数ナノ秒で受動的に減少する残留可読光子を得る。 繰り返し測定シーケンスとリーク感度測定を併用して,測定による状態遷移をベンチマークし,測定毎のリークレートが2.7(2) \times 10^{-5}$,バックグラウンドレートの2倍,測定誘導緩和レートの2桁以下であることを示す。 フロケシミュレーションにより、動作点に存在する多重光子共鳴は、漏れを起こさずに弱結合され、横方向に進行していることが示された。 これらの結果から, 共振器の減衰速度は, 最適SNR/光子状態に近い分散シフトと相まって高速で高忠実で低利得の分散リードアウトを小型クビット共振器デチューニングで実現できることが示唆された。

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