基于谐振器的超导量子计算机的高保真度 CZ 门
量子物理
2013-11-21 v1 超导电性
摘要
近期已演示了一种可扩展量子计算机的可能构建模块 [M. Mariantoni 等人，Science 334, 61 (2011)]。该架构由超导量子比特组成，这些量子比特既电容耦合至独立的存储谐振器，也耦合至公共总线。在本工作中，我们研究了针对此类及相关基于谐振器架构的一种自然原始纠缠门，即量子比特与总线之间的 CZ 操作。该 CZ 门的实现借助了非计算量子比特态 |2> [F. W. Strauch 等人，Phys. Rev. Lett. 91, 167005 (2003)]。假设具有 300 MHz 非谐性的 phase 或 transmon 量子比特，我们表明，仅使用低频量子比特偏置控制，配合现实的双参数脉冲波形及两次辅助 z 旋转，即可在约 17 ns (23 ns) 内实现保真度为 99.9% (99.99%) 的量子比特 - 总线 CZ 门。此处引用的保真度度量是状态平均的内在过程保真度，不包含任何噪声或退相干效应。这些结果适用于包含强耦合存储谐振器的多量子比特器件。我们研究了量子比特 - 总线 CZ 门随量子比特非谐性变化的性能，确定了主导的内在误差机制并推导了相关的保真度估计器，量化了脉冲形状敏感度和精度要求，模拟了由总线谐振器介导的量子比特 - 量子比特 CZ 门，并尝试对包括谐振器频率和耦合在内的系统参数进行全局优化。我们的结果适用于广泛采用谐振器的超导硬件设计，并表明利用现有的 transmon 量子比特有望演示 99.9% 的 CZ 门，这将是迈向开发纠错超导量子计算机的重要一步。
引用
@article{arxiv.1301.1719,
title = {High-fidelity CZ gate for resonator-based superconducting quantum computers},
author = {Joydip Ghosh and Andrei Galiautdinov and Zhongyuan Zhou and Alexander N. Korotkov and John M. Martinis and Michael R. Geller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.1719},
year = {2013}
}
备注
22 pages