論文の概要: Precision and resource scaling of real-time flux distortion compensation for superconducting quantum control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.27456v1
- Date: Wed, 23 Sep 2026 07:23:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-25 00:05:17.929854
- Title: Precision and resource scaling of real-time flux distortion compensation for superconducting quantum control
- Title（参考訳）: 超伝導量子制御のためのリアルタイムフラックス歪み補償の精度と資源スケーリング
- Abstract要約: リアルタイム波形生成は、実行経路毎に完全な波形を事前保存することなく、動的量子回路をサポートする。
資源効率の高いリアルタイムフラックス歪み補償のための周波数領域インバージョン法と時間領域フィッティング法を提案する。
ルックアヘッド並列化により、フィールドプログラマブルゲートアレイ上で1.2GSa/sで合成波形を処理できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.131644029023456
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Real-time waveform generation supports dynamic quantum circuits without pre-storing complete waveforms for every execution path. However, long-lived distortions in flux-control lines degrade gate fidelity, requiring compensation to account for the actual pulse history. A frequency-domain inversion and time-domain fitting method is proposed for resource-efficient real-time flux distortion compensation. The method fits the reconstructed compensation impulse response with a compact hybrid infinite impulse response (IIR) and finite impulse response (FIR) filter. Look-ahead parallelization enables this filter to process synthesized waveforms at 1.2GSa/s on a field-programmable gate array (FPGA). Two-qubit cross-entropy benchmarking shows that real-time IIR filtering achieves a median controlled-Z Pauli fidelity close to the software-reference value of 99.57%. Numerical analysis and FPGA synthesis indicate approximately logarithmic growth in hardware resource use with compensation timescale. Extending compensation from microsecond to hundred-microsecond timescales increases look-up table (LUT) and digital signal processing (DSP) resource use by only about 14% and 4%, respectively, while maintaining a relative arithmetic error below $10^{-4}$. This work provides a scalable hardware foundation for high-fidelity flux control in dynamic superconducting quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: リアルタイム波形生成は、実行経路毎に完全な波形を事前保存することなく、動的量子回路をサポートする。
しかし、フラックス制御線の長期歪みはゲートの忠実度を低下させ、実際のパルス履歴を考慮に入れなければならない。
資源効率の高いリアルタイムフラックス歪み補償のための周波数領域インバージョン法と時間領域フィッティング法を提案する。
この方法は、再構成された補償インパルス応答に、コンパクトなハイブリッド無限インパルス応答(IIR)と有限インパルス応答(FIR)フィルタに適合する。
ルックアヘッド並列化により、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)上で1.2GSa/sで合成波形を処理できる。
2ビットのクロスエントロピーベンチマークは、リアルタイムIIRフィルタリングがソフトウェア参照値99.57%に近い中央値のZ Pauliフィリティを達成することを示している。
数値解析とFPGA合成は、補償時間スケールによるハードウェアリソース利用の対数的成長を示す。
マイクロ秒から100マイクロ秒までの時間スケールの拡張により、ルックアップテーブル (LUT) とデジタル信号処理 (DSP) リソースの使用量は、それぞれ14%と4%しか増加せず、相対演算誤差は10^{-4}$以下である。
この研究は、動的超伝導量子回路における高忠実度フラックス制御のためのスケーラブルなハードウェア基盤を提供する。
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