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arXiv 2406.14967quant-phcond-mat.mes-hall
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用于超导量子比特的磁振子介导量子门

Magnon-mediated quantum gates for superconducting qubits

Martijn Dols, Sanchar Sharma, Lenos Bechara, Yaroslav M. Blanter, Marios Kounalakis, Silvia Viola Kusminskiy

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AI总结：

提出磁性颗粒感应耦合两个 transmon 量子比特的磁振子介导混合系统，可实现 XX+YY、ZZ 和 ZX 相互作用，并在现实条件下以高保真度完成 iSWAP、CZ 与 iCNOT 门。

摘要：

我们提出一种混合量子系统，由一个磁性颗粒感应耦合至两个超导 transmon 量子比特构成，其中量子比特间的相互作用通过磁振子介导。我们表明，该系统可被调谐至三种不同的有效量子比特间相互作用区域，即横向（XX+YY）、纵向（ZZ）以及非平凡的 ZX 相互作用。此外，我们表明，通过采用携带各向异性磁涨落的椭球形磁体，可以实现增强的耦合。我们提出一种实现双量子比特门的方案，并在现实实验条件下模拟其性能。我们发现，在该装置中，iSWAP 和 CZ 门能够以 ≳99% 的平均保真度执行，而 iCNOT 门则可以以 ≳88% 的平均保真度施加。我们提出的混合电路架构为在超导量子比特之间实现双量子比特门提供了一个替代平台，并可用于构建以磁振子为媒介的量子比特网络。

英文摘要：

We propose a hybrid quantum system consisting of a magnetic particle inductively coupled to two superconducting transmon qubits, where qubit-qubit interactions are mediated via magnons. We show that the system can be tuned into three different regimes of effective qubit-qubit interactions, namely a transverse ($XX + YY$), a longitudinal ($ZZ$) and a non-trivial $ZX$ interaction. In addition, we show that an enhanced coupling can be achieved by employing an ellipsoidal magnet, carrying anisotropic magnetic fluctuations. We propose a scheme for realizing two-qubit gates, and simulate their performance under realistic experimental conditions. We find that iSWAP and CZ gates can be performed in this setup with an average fidelity $\gtrsim 99 \% $ , while an iCNOT gate can be applied with an average fidelity $\gtrsim 88 \%$. Our proposed hybrid circuit architecture offers an alternative platform for realizing two-qubit gates between superconducting qubits and could be employed for constructing qubit networks using magnons as mediators.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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