arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
arXiv周末暂无论文更新,休息一下吧,周末愉快~~

超导量子比特的快速无微波态制备与测量

Fast Microwave-free State Preparation and Measurement of Superconducting Qubits

R. Abraham, F. Amet, P. Anderson, M. Arrigo, J. Arteaga, C. J. Ballard, C. Barker, T. Barnes, P. Bechmann, R. Bhatt, K. Blaine, T. M. Borman, J. Botimer, G. R. Boyd, P. Bradley, A. D. Brandon, T. K. Bristol, A. Bulkos, R. M. Burnett, D. Burrowes, D. N. Cakan, N. Carniero, T. Chamberlin, D. Chen, M. Chilcote, B. G. Christensen, I. Christie, J. Clark, D. Clarke, J. M. Cochran, J. C. Collini, K. Connolly, G. Costa, D. Cowger, B. Dalfort, R. D. Dawson, D. Davies, S. Deitemeyer, N. DeNigris, F. Densmore, S. J. Di Giacomo, S. G. Diamond, R. DiCiro, S. M. Disseler, K. Dixon, J. Donnelly, E. Donohue, M. Downing, B. Eastin, N. Edwards, M. Ehsani, S. Ellis, R. Epstein, D. Ferguson, P. Fischer, S. Friedensen, D. Gabriel, M. A. Gettelman, A. Gillam, G. Gilmore, J. Goode, E. Goodwin, M. Gottschalk, A. L. Graninger, T. Graves-Abe, J. Hackley, N. Hartman, B. Heacock, B. Heischmidt, P. Helms, R. Hinkey, B. Hong, S. T. Howard, D. Jensen, N. Johns, D. R. Johnson, J. Johnson, H. Kaplan, Z. Keane, S. Keebaugh, C. Kegerreis, K. Kelcourse-Oquendo, M. S. Khalil, D. Killeen, A. S. Knutson, T. Kohler, M. Kornecki, F. Koutsouli, A. Krick, K. L. Krycka, J. Kuan, D. Lad, J. R. Lane, N. J. Laurita, A. C. Lee, A. R. Lemmon, E. M. Leonard, L. M. D. Leonard, J. Leventis, M. P. Lilly, A. Lisiewski, L. Llano, M. Longo, C. Lostoski, Z. Lou, M. G. Loving, D. Ludwig, N. Luhrs, J. L. Lund, K. A. Maddock, R. J. Magyar, K. Mahmud, T. A. Manning, A. I. Marakov, A. D. McCreary, P. F. McLaughlin, J. R. Medford, E. Metz, A. L. Middleton, A. Miklich, R. Miller, J. Mlack, M. Mucci, N. Mungo, T. Murphy, R. E. Murray, O. Naaman, J. Nakamura, M. Noevere, S. Novikov, M. E. Nowakowski, C. Nunez, K. N. Ogg, B. Oshokoya, D. Paz, A. Pesetski, T. Pillsbury, C. Pinion, A. D. Pitcock, A. J. Przybysz, P. Quarterman, D. Queen, I. Ramos, S. L. Reed, D. Reitz, M. Rennie, S. Reza, B. Richman, K. H. Rigdon, C. Rotella, M. Rudolph, E. Sadler, T. Safford, D. Saha, A. E. Saia, D. I. Santiago, R. Schwartz, A. Schwarzkopf, M. Scott-Jones, S. L. Sendelbach, S. J. Shapiro, A. N. Sharma, M. E. Sherwin, A. Sierakowski, J. N. Sills, R. Simha, N. Siwak, J. Smith, C. Snyder, H. Solomon, N. S. Sperlein, L. St. Marie, K. Stalpes, S. F. Steers, Z. Stegen, R. M. Stein, T. I. Stephenson, M. Stoutimore, J. D. Strand, J. A. Strong, E. Swain, S. Swami, A. Tamang, I. Thompson, A. B. Tokarchik, N. Tralshawala, D. Tran, S. Tyler, L. Upton, G. Van Dyke, J. Vannucci, K. Vempati, J. S. Vogel, R. Vyas, M. Wagner, P. Warner, N. Washington, B. Way, M. A. Wayne, D. Wehella-Gamage, M. E. Weippert, T. Weitzel, J. Wenner, L. White, S. Whitsitt, A. Wilkinson, R. Willey, I. Yandow, J. Yang, L. Yu, F. Yumiceva, V. Zheng, R. Zimmerman, C. Zinn, J. Ziskind

arXiv 2609.01334首次发表:更新:

发表机构

Northrop Grumman Mission Systems(诺斯罗普·格鲁曼任务系统公司)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本研究提出新型无微波方法,实现超导量子比特的快速高保真态制备与测量,结合量子通量参数管放大完成超快量子-数字转换,性能远超现有微波技术。

AI 中文摘要

快速、高保真、可扩展的态制备与测量对量子计算系统的实现至关重要。当前超导量子比特的制备与读出方法需要精细调谐的微波信号,且测量时间约为100纳秒,这是超导量子计算机可扩展性与性能的主要障碍。本研究展示了用于超导量子比特制备与读出的新型无微波方法,两种操作的保真度均超过99%,且仅需10纳秒,同时保持量子比特相干性。该技术与可扩展的超导数字控制系统兼容,使用量子通量参数管(quantum flux parametrons)进行放大,实现了仅15纳秒的全量子-数字转换,比最先进的基于微波的技术快一个数量级。

英文摘要

Fast, high-fidelity, scalable state preparation and measurement is critical to the realization of a quantum computing system. The state-of-the-art methods for preparation and readout of superconducting qubits require finely tuned microwave signals and ~100 ns of measurement time, which are major obstacles to the scalability and performance of superconducting quantum computers. Here, we have demonstrated novel, microwave-free methods for both preparation and readout of superconducting qubits with >99% fidelity in only 10 ns for either operation while maintaining qubit coherence. This technology is compatible with scalable superconducting digital control systems, and using quantum flux parametrons for amplification, we demonstrated full quantum-to-digital conversion in only 15 ns, which is an order of magnitude faster than state-of-the-art microwave-based techniques.

Comments13 pages, 7 figures, to be submitted to Science Magazine, authors listed alphabetically

论文原文

arXiv 摘要页 · PDF 原文 · HTML 原文

↑