論文の概要: The Gain-Engineered Transmon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.26018v1
• Date: Wed, 26 Aug 2026 17:00:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-27 14:15:15.923941
• Title: The Gain-Engineered Transmon
• Title（参考訳）: ゲインエンジニアリングトランスモン
• Abstract要約: 標準的なトランスモン・リードアウト共振器回路において,ノイズバイアス量子ビットを導入し,実験的に実現する。 本システムは,ハードウェア効率のよい量子エラー検出と修正手法のための単純なビルディングブロックとして利用するための道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.89136228609398
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The interaction between a qubit and its environment can be engineered such that one error channel dominates over all others, resulting in noise bias. This property enables error correction codes to focus on the dominant error type, thereby significantly reducing the number of physical systems required for fault-tolerant quantum computation. However, engineering noise bias typically introduces complexity at the physical system level, which decreases its usefulness by limiting scalability. Here, we introduce and experimentally realize a noise-biased qubit in a standard transmon-readout resonator circuit, one of the most common superconducting architectures, by only adding a single microwave tone. We encode the qubit in the transmon $|\mathrm{g}\rangle$- and $|\mathrm{f}\rangle$-states, and engineer a frequency-selective gain channel that counteracts single-photon loss errors between the computational states. We demonstrate an order-of-magnitude enhancement in relaxation time compared to the $|\mathrm{g}\rangle-|\mathrm{e}\rangle$ encoding, conceding only a factor-of-two decrease in the echo-coherence time. Furthermore, we show that this qubit is compatible with fast, high-fidelity operations. Our results open a path towards using this system as a simple building-block for hardware-efficient quantum error detection and correction schemes.
• Abstract（参考訳）: キュービットとその環境間の相互作用は、1つのエラーチャネルが他の全てを支配し、ノイズバイアスをもたらすように設計することができる。 この特性により、エラー訂正符号は支配的なエラータイプに焦点を合わせることができ、フォールトトレラント量子計算に必要な物理系の数を大幅に削減できる。 しかし、工学的なノイズバイアスは通常、物理的システムレベルで複雑さを導入し、拡張性を制限することで有用性を低下させる。 ここでは,マイクロ波トーンを1つ加えるだけで,最も一般的な超伝導アーキテクチャの一つである標準トランスモン・リードアウト共振器回路において,ノイズバイアス量子ビットを導入し,実験的に実現する。 我々は、qubitをtransmon $|\mathrm{g}\rangle$- and $|\mathrm{f}\rangle$-statesにエンコードし、計算状態間の単一光子損失エラーに対処する周波数選択利得チャネルを設計する。 我々は、エコーコヒーレンス時間の2段階減少のみを許容する$|\mathrm{g}\rangle-|\mathrm{e}\rangle$エンコーディングと比較して、緩和時間の秩序の強化を示す。 さらに,この量子ビットは高速かつ高忠実な演算と互換性があることを示す。 本システムは,ハードウェア効率のよい量子エラー検出と修正手法のための単純なビルディングブロックとして利用するための道を開く。

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