Toshiba double-transmon coupler

Raveh Neeman

doi:10.5281/zenodo.22674814

Toshiba + RIKEN RQC + University of Tokyo

Toshiba double-transmon coupler

Toshiba + RIKEN RQC + University of Tokyo · сверхпроводниковые схемы · ПРОДЕМОНСТРИРОВАНА (Nov 2024) · 2 физических кубита · доступ: lab-only, two-qubit test devices

архитектура: Решётка трансмонов с перестраиваемыми элементами связи · Открыть на карте

Профиль реестра — вариант архитектуры у этой машины (поля реестра — на английском)

тип кубита: fixed-frequency transmon

механизм вентиля: double-transmon coupler (two transmons sharing a three-junction loop), external flux switches the interaction; CZ 48 ns

связность: two-qubit test pair

управление: room-temperature RF; a shunt capacitance variant removes DC bias current at idle

размещение управления: room-temp

считывание: dispersive

свидетельство вентиля: статья с бенчмарком и протоколом

флаги: компонент, не машина

Технологии по слоям — ячейка машины на каждом слое

1 Носитель кубита	Трансмон · основная ▣ Fig. 1a-b (circuit schematic: data qubits Q1, Q2 + coupler transmons C3, C4; false-color device picture); §II Device setup ✅ two fixed-frequency transmons: Q1 4.314 GHz (T1 230 µs, T2 360 µs), Q2 4.778 GHz (T1 210 µs, T2 130 µs) (Nov 2024)
2 Кодирование	«Голый» физический кубит (без кодирования) · основная ◌ 🔎 Bare two-level subspace — Computational subspace of an anharmonic oscillator; leakage to \|2⟩ is the price.
3 Механизм вентиля	CZ / iSWAP через перестраиваемый элемент связи · основная ▣ Fig. 1a (DTC circuit); §IV CZ-gate implementation; Fig. 4c-d (interleaved RB; 12-hour CZ-error run); Fig. 5 (error vs gate length) ✅ double-transmon coupler (two transmons, three-junction loop), flux-switched; CZ 99.90% averaged over 12 h at 48 ns; residual ZZ ≈6 kHz off (Nov 2024)
4 Связность / транспорт	Статическая решётка со связью ближайших соседей · основная ▣ Fig. 1b (false-color picture of the two-qubit device: Q1-Q2 joined by the DTC) ✅ two-qubit test pair (degree 1); no multi-qubit DTC processor exists
5 Управление	Электроника при комнатной температуре + коаксиальный / гибкий кабель на кубит · основная ▣ Fig. 6 (schematic diagram of the measurement setup); Appendix B Measurement setup; Fig. 2 (Z-pulse on coupler loop) ✅ room-temperature RF with external flux bias; shunt-capacitance variant idles at zero flux, no DC bias current (PRApplied 23, 064069, Jun 2025)
6 Считывание	Дисперсионное СВЧ-считывание (+TWPA, фильтр Парселла) · основная ▣ Fig. 1a (readout elements); Fig. 10 (single-shot readouts of the three resonators); Appendix F State discrimination ✅ dispersive
7 Код	— none — в этом слое ничего нет ▦ 🔎 no QEC code run; two-qubit component test devices only
8 Декодер	— none — в этом слое ничего нет ▦ 🔎 no decoder (no QEC)
9 Межсоединение	— none — в этом слое ничего нет ◌ 🔎 monolithic two-qubit test device, no interconnect
10 Производство	Литография сверхпроводниковых кубитов (переходы Al/AlOx/Al, разводка из Nb, 300 mm) · основная ▤ Appendix A: Fabrication ✅ Superconducting-qubit lithography (Nb/Al JJ, 300 mm) — IBM Albany 300 mm / Anderon foundry; Google Santa Barbara; Rigetti ABAA trimming (97.4% frequency-targeting success); OQC 500-qubit wafer-scale…

Стандартные рекорды

перекрёстные помехи → 6.0e+3 Hz · best published for superconducting (residual ZZ in the off state)

Nov 2024 · источник

ошибка двухкубитного вентиля при параллельной работе всей ширины → 1.00e-3 · best-of-line (99.90% CZ averaged over 12 h on a 2-qubit device)

Nov 2024 · источник

T1-релаксация → 230 µs · лучшее

Nov 2024 · источник

когерентность T2 (эхо/DD) → 360 µs · лучшее

Nov 2024 · источник

источники: ✅ 6 / 10

Иллюстрации

У каждой иллюстрации — рассказ о том, что на ней, и строка авторства.

Fig. 1 — Figure 1: (a) CAD rendering of the transmon emitter/detector (TED) layout and (b) its corresponding circuit, indexed by x∈{s,m}x\{s,m\} to distingui… — A four-panel figure: a CAD rendering of a superconducting chip layout (200 µm scale bar), its circuit diagram, a measured plot of frequency against applied flux, and a block schematic of source and detector devices. It comes from the arXiv paper "Transmon Architecture for Emission and Detection of Single Microwave Photons" by Daniel L. Campbell and co-authors. It shows three coupled transmons — storage, waveguide-linked, and a flux-driven coupler between them — that release or catch single microwave photons; notice the storage transmon's frequency barely moves. “Fig. 1 — Figure 1: (a) CAD rendering of the transmon emitter/detector (TED) layout and (b) its corresponding circuit, indexed by x∈{s et al., arxiv.org/abs/2601.11378, CC BY 4.0 (creativecommons.org/licenses/by/4.0/)