Optimering av tvåkvantbitsgrindar på en supraledande kvantdator

Abstract

Just nu pågår en kapplöpning om att bygga den största, snabbaste och mest stabila kvantdatorn. Förutom att realisera kvantbitarna själva på ett stabilt sätt är en annan stor utmaning att implementera kvantgrindarna som ska operera på kvantbitarna så perfekt som möjligt. Särskilt flerkvantbitsgrindar har visat sig vara svåra att implementera med tillfredsställande snabbhet och precision. I denna studie optimerade vi tvåkvantbitsgrindarna iSWAP ochCZ med avseende på grindfidelitet med hjälp av Python-paketet QuTiP. Mer specifikt gjordes detta genom att numeriskt modellera uppställningen som i nuläget används på Chalmers för att implementera tvåkvantbitsgrindar, bestående av två supraledande kvantbitar och en ställbar kopplare. Med denna uppställning appliceras tvåkvantbitsgrindar genom att modulera det externa magnetiska flödet (t) för att förändra den ställbara kopplarens karakteristiska frekvens. Vi lyckades uppnå en iSWAP-grind med fidelitet 0.9967 och operationstid 95 ns, och en CZ-grind med fidelitet 0.9991 och operationstid 114 ns. Dessa operationstider är avsevärt snabbare än nuvarande implementationer, och fideliteterna är betydligt högre än vad som tidigare realiserats.