論文の概要: All-to-All Connectivity in Superconducting Qubits via Metamaterial-Mediated Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.01180v1
- Date: Sat, 31 Oct 2026 18:28:34 GMT
- ステータス: 情報取得中
- システム内更新日: 2026-11-03 19:33:18.710004
- Title: All-to-All Connectivity in Superconducting Qubits via Metamaterial-Mediated Interactions
- Title（参考訳）: メタマテリアル-媒介相互作用による超電導量子の全対全接続性
- Abstract要約: 超伝導量子ビットをデュアルレールやスピンロックされたトランスモンとして符号化することで、メタマテリアル導波路を全て結合させることができることを示す。
裸のトランスモン建築では、各居住モードとそれに取り付けられた各アイドルキュービットとの分散結合が観客をゲートに巻き付ける。
消去によってトランスモンの緩和は、光子喪失によって支配される1,4times10-3$のゲートを1,52$nsに残すことになる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.40804765451464
- License:
- Abstract: We show that encoding superconducting qubits as dual-rail or spin-locked transmons lets a metamaterial waveguide couple them all-to-all while suppressing the spurious entanglement that burdens shared-mode architectures, a step toward the non-local connectivity that quantum low-density parity-check codes require. In a bare-transmon architecture, the dispersive coupling between each populated mode and every idle qubit attached to it entangles spectators with the gate, and cancelling it by dynamical decoupling lengthens every gate. The encoding suppresses this coupling at the hardware level, from second to fourth order in the inverse qubit--mode detuning. A two-tone cross-resonance drive then generates a Mølmer-Sørensen interaction between encoded qubits, which we use for an entangling gate and a joint parity measurement, both selective and parallelizable through different modes. Simulating two dual-rail transmons sharing three resonators with a mode lifetime of $30\,μ$s, we find that heralding transmon relaxation as erasure leaves a gate infidelity of $1.4\times10^{-3}$ at $152$~ns, dominated by photon loss. Photon loss and mode crowding together bound the array size. The gate duration must exceed the inverse mode spacing, which shrinks as the array lengthens, while photon loss grows with gate duration. This bound grows linearly with the mode lifetime and with the inter-resonator coupling; at a lifetime of $150\,μ$s, five times the simulated value, and a coupling of $80$~MHz, a $10^{-3}$ error budget admits $13$ qubits on $25$ resonators.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットをデュアルレールまたはスピンロックトランスモンとして符号化することで、量子低密度パリティチェックコードに必要な非局所接続へのステップである共有モードアーキテクチャを負担する急激な絡み合いを抑えつつ、メタマテリアル導波路がそれらを全て結合できることを示す。
裸のトランスモンアーキテクチャでは、各占有モードとそれに取り付けられたすべてのアイドルキュービットとの間の分散結合が観客をゲートに巻きつけ、動的に切り離すことによって全てのゲートを延長する。
エンコーディングは、ハードウェアレベルでのこの結合を、逆量子ビットモードデチューニングの2階から4階まで抑制する。
二音クロス共振駆動は、エンコードされた量子ビット間のMølmer-Sørensen相互作用を生成し、これはエンタングルゲートとジョイントパリティ測定に使用し、それぞれ異なるモードで選択可能かつ並列化可能である。
モード寿命が30,μ$sの3つの共振器を共振する2本のデュアルレールトランスモンを模擬すると、消去によってゲート不忠実度が1.4\times10^{-3}$が1.52$~nsとなり、光子損失が支配される。
光子損失とモードの集団化は配列サイズを束縛する。
ゲート長は逆モード間隔を超えなければならず、配列の長さが長くなるにつれて縮小し、一方光子損失はゲート長とともに増加する。
この境界はモード寿命と共振器間結合とともに線形に成長し、寿命は150,μ$s、シミュレート値の5倍、結合は80$~MHz、エラー予算は10^{-3}で、共振器は$25$で13$ qubitsである。
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