論文の概要: Broadband Purcell Filter for Fast Superconducting Qubit Reset and Readout
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.14081v1
- Date: Sat, 12 Sep 2026 17:53:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 07:15:05.65319
- Title: Broadband Purcell Filter for Fast Superconducting Qubit Reset and Readout
- Title（参考訳）: 高速超電導量子ビットリセット・リードアウトのための広帯域パーセルフィルタ
- Abstract要約: 本稿では,リセットパスと読み出しパスを分離するブロードバンドパーセルフィルタを提案する。
このフィルターには、固有のノッチとバンドストップノッチの2つのエンジニアリングされたノッチが使用されている。
1.2GHz帯で1msを超えるPurcell制限緩和時間を実験的に実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.949869616042532
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Rapid reset and readout of qubit states are essential for quantum error correction, yet accelerating these operations through stronger coupling to a dissipative environment inevitably increases qubit decay via the Purcell effect. Here we present a broadband Purcell filter that decouples the reset and readout paths, enabling both operations to be independently optimized without compromising qubit coherence. The filter employs two engineered notches - an intrinsic notch and a bandstop notch - to provide broadband Purcell protection, together with an additional reset stub that creates a reset mode below the protected band. To enable fast reset while suppressing filter-mediated interactions between qubits, we couple each qubit to a dedicated reset resonator. We experimentally demonstrate Purcell-limited relaxation times exceeding 1 ms across a 1.2 GHz bandwidth, simultaneously with 500 ns readout without a Josephson parametric amplifier and 100 ns reset with 99.6% efficiency. The reset resonator is designed with a deliberate kappa-chi mismatch, which suppresses photon-shot-noise-induced dephasing by a factor of 70 compared to the readout resonator. Our work provides a scalable hardware solution that resolves the traditional trade-off between fast qubit operations and qubit protection, advancing the prospects for fault-tolerant quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 量子誤り訂正には量子ビット状態の急激なリセットと読み出しが不可欠であるが、散逸性環境への強い結合によってこれらの操作はパーセル効果によって必然的にクビット崩壊を増大させる。
ここでは、リセットパスと読み出しパスを分離するブロードバンドパーセルフィルタを提案する。
このフィルターは、ブロードバンドパーセル保護を提供するために、固有のノッチとバンドストップノッチの2つのエンジニアリングされたノッチと、保護されたバンドの下にリセットモードを生成する追加のリセットスタブを使用する。
量子ビット間のフィルタによる相互作用を抑えながら高速リセットを実現するため、各量子ビットを専用リセット共振器に結合する。
1.2GHz帯で1msを超えるPurcell制限緩和時間と,Josephsonパラメトリック増幅器を使わずに500 nsの読み出し,99.6%の効率で100 nsのリセットを行った。
リセット共振器は故意カッパチミスマッチで設計され、読み出し共振器と比較してフォトンショットノイズによるデファス化を70倍に抑制する。
我々の研究は、高速な量子ビット演算と量子ビット保護の間の伝統的なトレードオフを解決するスケーラブルなハードウェアソリューションを提供し、フォールトトレラントな量子コンピューティングの展望を前進させる。
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