Transmon qubit readout fidelity at the threshold for quantum error correction without a quantum-limited amplifier
Artikel i vetenskaplig tidskrift, 2023
High-fidelity and rapid readout of a qubit state is key to quantum computing and communication, and it is a prerequisite for quantum error correction. We present a readout scheme for superconducting qubits that combines two microwave techniques: applying a shelving technique to the qubit that reduces the contribution of decay error during readout, and a two-tone excitation of the readout resonator to distinguish among qubit populations in higher energy levels. Using a machine-learning algorithm to post-process the two-tone measurement results further improves the qubit-state assignment fidelity. We perform single-shot frequency-multiplexed qubit readout, with a 140 ns readout time, and demonstrate 99.5% assignment fidelity for two-state readout and 96.9% for three-state readout–without using a quantum-limited amplifier.
Författare
Liangyu Chen
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Hangxi Li
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Yong Lu
Universität Stuttgart
Christopher Warren
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Christian Krizan
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Sandoko Kosen
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Marcus Rommel
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Nanotekniklaboratoriet
Shahnawaz Ahmed
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Tillämpad kvantfysik
Amr Osman
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Janka Biznárová
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Anita Fadavi Roudsari
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Benjamin Lienhard
Princeton University
Marco Caputo
Teknologian Tutkimuskeskus (VTT)
K. Grigoras
Teknologian Tutkimuskeskus (VTT)
L. Gronberg
Teknologian Tutkimuskeskus (VTT)
J. Govenius
Teknologian Tutkimuskeskus (VTT)
Anton Frisk Kockum
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Tillämpad kvantfysik
Per Delsing
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Jonas Bylander
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
Giovanna Tancredi
Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Kvantteknologi
npj Quantum Information
20566387 (eISSN)
Vol. 9 1 26Ämneskategorier
Atom- och molekylfysik och optik
Annan fysik
Signalbehandling
Den kondenserade materiens fysik
DOI
10.1038/s41534-023-00689-6