論文の概要: Controlled-Z Gates via Floquet Coupling to Two Auxiliary States in Transmon Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.27834v1
- Date: Tue, 20 Oct 2026 08:24:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-21 21:58:47.717542
- Title: Controlled-Z Gates via Floquet Coupling to Two Auxiliary States in Transmon Circuits
- Title（参考訳）: トランスモン回路における2つの補助状態へのフロケット結合による制御Zゲート
- Abstract要約: Controled-Z (CZ) ゲートは2つの非計算状態である $ket02$ と $ket20$ を利用する。
変調位相の制御は、明るい状態のプロトコルを従来の幾何学的CZゲートに拡張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.713197674117122
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: High-fidelity entangling gates are essential for quantum information processing. In transmon circuits, higher excited states provide additional pathways for engineering interactions within the computational subspace. Here we demonstrate controlled-Z (CZ) gates that exploit two noncomputational states, $\ket{02}$ and $\ket{20}$, through selective Floquet coupling. The nontrivial parametric modulation can activate both auxiliary transitions from $\ket{11}$ while suppressing the leading exchange between $\ket{01}$ and $\ket{10}$. Based on this approach, we develop two gate protocols: a nonadiabatic round trip through a bright auxiliary superposition and adiabatic evolution along a zero-energy dark state, both achieving average gate fidelities above $99.99\%$ in numerical simulations. Control of the modulation phase further extends the bright-state protocol to conventional and unconventional geometric CZ gates. Effective-model simulations show that unconventional control improves tolerance to residual $ZZ$ coupling and static qubit-frequency offsets relative to conventional control over the parameter ranges examined. Simulations including neighboring spectator qubits show that the original nonadiabatic bright-state and adiabatic dark-state CZ protocols retain high gate fidelities. This framework offers new routes toward the experimental realization of CZ gates and their geometric implementations.
- Abstract（参考訳）: 高忠実エンタングゲートは量子情報処理に不可欠である。
トランモン回路では、より高い励起状態が計算部分空間内の工学的相互作用のための追加の経路を提供する。
ここでは2つの非計算状態である$\ket{02}$と$\ket{20}$を利用する制御Z(CZ)ゲートを選択的Floquet結合によって示す。
非自明なパラメトリック変調は、$\ket{11}$から$\ket{01}$と$\ket{10}$の間の先行交換を抑えながら、両方の補助遷移を活性化することができる。
提案手法では,0エネルギーの暗黒状態に沿った非断熱ラウンドトリップと,非断熱ラウンドトリップとア断熱ラウンドトリップという2つのゲートプロトコルを開発し,それぞれが99.99.%以上の平均ゲートフィリティを数値シミュレーションで達成する。
変調位相の制御は、明るい状態のプロトコルをさらに従来の幾何学的CZゲートに拡張する。
実効モデルシミュレーションにより,従来のパラメータ範囲に対する制御と比較して,ZZ$カップリングと静的クビット周波数オフセットに対する耐性が向上することが示された。
近隣のオブザーバ量子ビットを含むシミュレーションでは、元のアナディバティック・ライトステートとアディバティック・ダークステート・CZプロトコルは高いゲートフィラリティを保っていることが示されている。
このフレームワークは、CZゲートとその幾何学的実装を実験的に実現するための新しい経路を提供する。
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