Cross-resonance-based readout scheme of a superconducting flux qubit

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01831
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
• Research Institution: Tokyo University of Science (2022-2023); National Institute of Information and Communications Technology (2019-2021)
• Principal Investigator: YOSHIHARA Fumiki 東京理科大学, 理学部第一部物理学科, 教授 (80525907)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 超伝導量子ビット / 量子ビット測定 / 交差共鳴

Outline of Final Research Achievements

For capacitively-shunted flux qubits, which have good coherence property and large anharmonicity, we have studied the cross-resonance readout scheme. The cross-resonance readout scheme is expected to be faster and to have higher fidelity than the conventional dispersive readout scheme. A fabricated sample is cooled at a few tens of mK, and we evaluated the two readout schemes. At a fixed measurement time, the cross-resonance readout scheme shows larger complex amplitude difference than the dispersive readout scheme. This result indicates that the cross-resonance readout scheme has a potential to measure qubit state faster and with high fidelity.

Free Research Field

超伝導量子回路、量子情報

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

誤り耐性量子コンピュータを実現するには、量子エラー訂正が不可欠である。量子エラー訂正では、量子ビットの状態を短時間でかつ正確に測定し、その測定結果に応じて量子ビットゲート操作を行う必要がある。また、コヒーレンス特性に優れた量子ビットを使うことで少ない数の量子ビットで誤り耐性量子コンピュータの基本構成単位となる誤り耐性量子ビットを構築することが出来るようになる。
本研究成果は、コヒーレンス特性に優れたコンデンサ短絡型磁束量子ビットと高速・高忠実度な量子ビット測定が可能な交差共鳴読み出し法の組み合わせの有効性を実験的に示したという点において学術的・社会的意義が大きいと言える。