트랜스몬 양자 컴퓨터에서 CNOT 게이트 향상을 위한 펄스 디자인과 최적화

Abstract

초전도 양자 컴퓨터는 양자 회로 기반 양자 컴퓨터 중 유망한 후보로 주목받고 있다. 초전도 큐빗은 빠른 연산 속도와 확장성을 갖지만, 짧은 결어긋남 시간 때문에 적절한 시간내에 연산을 마쳐야 한다는 제약이 있다. 가장 기본적인 초전도 큐빗의 구조는 쿠퍼 쌍 상자 형태로 축전기와 조셉슨 접합이 직렬로 연결되어 있다. 트랜스몬 큐빗은 CPB의 약점인 전하 잡음에 대한 취약성을 보완하기 위해 등장한 초전도 큐빗이다. 이 큐빗은 CPB와 동일한 구조를 갖지만 축전기의 정전 용량을 키워서 전하 잡음에 둔감하다. 트랜스몬을 비롯한 다양한 초전도 큐빗이 등장했지만 여전히 외부 잡음은 초전도 양자 컴퓨팅에서 큰 장애물이다. 따라서 제한 시간내에 초전도 큐빗을 올바로 조종하는 펄스를 디자인하는 것은 중요한 주제이다. 본 연구에서는 두 개의 트랜스몬 큐빗으로 구성된 시스템에서 CNOT 게이트를 수행하기 위한 펄스를 디자인하고 간단한 양자 회로를 시연한다. 이중 트랜스몬 시스템에서 CNOT 게이트의 평균 동일도는 약 98% 이상으로 얻어진다.|A superconducting quantum computer is often referred to as one of the prominent quantum computers based on quantum circuits. Superconducting qubit has fast operation time, scalability, and short decoherence time. Operation time should be within decoherence time to perform proper quantum gates. The original structure of superconducting qubit is Cooper-pair Box (CPB), which has a Josephson junction and a gate capacitor. Transmon, which has the same structure as CPB, redeems high sensitivity to charge noise as enlarging the capacitance of the gate capacitor. There are many kinds of superconducting qubits, but external noise has challenged superconducting quantum computing. Thus, a designing pulse that controls superconducting qubits properly is an important subject. This paper designs two-qubit pulses for CNOT gate in a two-transmon system and implements a simple quantum circuit. The average CNOT gate fidelity is over 98% in our two-transmon system, similar to actual cases.