論文の概要: High-fidelity and robust controlled-Z gates for superconducting transmon qubits. II. System-parameter uncertainties and overall errors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.30681v1
- Date: Thu, 22 Oct 2026 03:48:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-24 02:08:44.205215
- Title: High-fidelity and robust controlled-Z gates for superconducting transmon qubits. II. System-parameter uncertainties and overall errors
- Title（参考訳）: 超伝導トランスモン量子ビットのための高忠実かつ頑健な制御Zゲート II. 系パラメータの不確かさと全体的な誤差
- Abstract要約: 第1部では,制御Z(CZ)ゲートの内在的および脱コヒーレンスによる誤りを抑制するための最適制御フレームワークを開発した。
ここでは、この枠組みを拡張し、結合強度、非調和性、およびゼロフラックス量子周波数の不確かさを組み込む。
このフレームワークは超伝導量子プロセッサの速度、忠実度、堅牢性のバランスをとるための実践的なアプローチを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7396995167214386
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In the companion paper (Part I), we developed an optimal-control framework to suppress intrinsic and decoherence-induced errors in controlled-Z (CZ) gates between directly coupled, frequency-tunable transmons. Here, we extend this framework to incorporate uncertainties in coupling strength, anharmonicities, and zero-flux qubit frequencies, enabling the design of high-fidelity gates robust against noise and parameter uncertainties. We classify these uncertainties by whether they perturb the off-diagonal coupling strengths or the diagonal detunings of the Hamiltonian, and we identify distinct suppression mechanisms for each class. Coupling errors are mitigated through dynamical decoupling induced by strong detuning modulation. For a 30-ns gate, this strategy reduces the coupling error to $6.21\times10^{-7}$ and tolerates coupling-strength uncertainties up to $2π\times4$ MHz while keeping total gate infidelity below $10^{-3}$. Detuning errors are minimized near a symmetric-detuning operating point that balances the two dominant leakage-mediated interactions. A 24-ns gate operated near this point tolerates individual uncertainties of up to $2π\times5$ MHz in each relevant diagonal parameter under the same infidelity threshold. We further optimize gate performance under realistic conditions where intrinsic errors, decoherence, and parameter uncertainties coexist across six representative stages of progressively improving hardware performance. The resulting stage-specific controls achieve lower infidelity and greater robustness. Together with the companion study (Part I), this framework offers a practical approach to balance speed, fidelity, and robustness while reducing the need for exhaustive characterization and frequent recalibration in large-scale superconducting quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 共用紙(第1部)では、直接結合された周波数可変トランスモン間の制御Zゲートの内在的および非コヒーレンスによる誤差を抑制するための最適制御フレームワークを開発した。
ここでは、結合強度、非調和性、およびゼロフラックス量子周波数の不確実性を含むように拡張し、ノイズやパラメータの不確実性に対して頑健な高忠実度ゲートの設計を可能にする。
これらの不確実性は、それらがハミルトニアンの対角結合強度や対角変形を摂動するかどうかによって分類し、各クラスに対して異なる抑制機構を識別する。
カップリング誤差は、強いデチューニング変調によって引き起こされる動的デカップリングによって緩和される。
30nsゲートの場合、この戦略は結合誤差を6.21\times10^{-7}$に減らし、結合強度の不確かさを最大2π\times4$MHzまで許容する。
デチューニングエラーは、2つの主要なリーク媒介相互作用のバランスをとる対称なデチューニング動作点付近で最小化される。
この点の近くで動作している24nsゲートは、同じ不忠実閾値の下で、関連する各対角パラメータにおける最大2π\times5$ MHzの不確かさを許容する。
ハードウェア性能を向上する6つの代表的な段階において,本質的な誤り,デコヒーレンス,パラメータの不確かさが共存する現実的な条件下でのゲート性能をさらに最適化する。
結果として生じるステージ特異的制御は、不忠実度を低くし、ロバスト性を高める。
共同研究(Part I)とともに、このフレームワークは、大規模超伝導量子プロセッサにおける徹底的なキャラクタリゼーションと頻繁な再校正の必要性を低減しつつ、速度、忠実性、堅牢性のバランスをとるための実践的なアプローチを提供する。
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