The Signal
Un gruppo di Chalmers usa le capacità parassite per ridurre il crosstalk tra qubit
Uno studio su un processore superconduttore a due qubit rileva che l’interferenza tra percorsi di accoppiamento parassiti può sopprimere i segnali indesiderati di pilotaggio a microonde. Secondo gli autori, capacità parassite opportunamente
Quantum.world Team · Scritto con l’IA · verificato ·
Ricercatori affiliati alla Chalmers University of Technology riferiscono che percorsi elettrici parassiti possono contribuire a sopprimere segnali indesiderati a microonde in un processore quantistico superconduttore. Il loro studio esamina due qubit transmon a frequenza fissa collegati da un accoppiatore regolabile e rileva che la soppressione del crosstalk coinvolge l’interferenza tra percorsi di accoppiamento, non soltanto l’annullamento dell’interazione efficace tra i qubit.
Più di un percorso per il pilotaggio a microonde
Una linea di controllo a microonde è destinata a indirizzare un determinato qubit, ma i segnali possono raggiungere anche altre parti di un processore. L’articolo descrive questi effetti indesiderati come crosstalk di pilotaggio, che può contribuire a errori coerenti. I ricercatori si concentrano su come gli accoppiamenti elettrici parassiti influenzino il segnale che raggiunge un qubit diverso da quello bersaglio.
Il processore esaminato nello studio contiene due transmon a frequenza fissa e un accoppiatore la cui frequenza può essere regolata. Il modello circuitale dell’articolo comprende percorsi da ciascuna linea di pilotaggio non solo verso il qubit bersaglio, ma anche verso l’accoppiatore e l’altro qubit. Gli autori analizzano come questi percorsi contribuiscano al crosstalk al variare della frequenza dell’accoppiatore.
Questa distinzione è importante perché il pilotaggio indesiderato non è descritto da un unico percorso. Nel modello dell’articolo, i contributi dei diversi percorsi possono interferire tra loro. In condizioni adatte, tale interferenza può ridurre il pilotaggio efficace che raggiunge il qubit non bersaglio. Lo studio considera quindi sia l’accoppiamento tra gli elementi del circuito sia l’influenza diretta delle linee di controllo su tali elementi.
Esperimenti e modello circuitale
I ricercatori riportano misurazioni sperimentali del crosstalk nel loro processore a due qubit e le confrontano con un modello circuitale. Hanno misurato le frequenze di Rabi sia proprie sia incrociate in funzione della frequenza dell’accoppiatore. Il modello è progettato per descrivere come il crosstalk varia al variare di tale frequenza e per tenere conto dei molteplici percorsi di accoppiamento parassiti.
Il principale risultato sperimentale dell’articolo è che la soppressione non deriva soltanto dall’annullamento dell’accoppiamento efficace tra i qubit. Vi contribuisce anche l’interferenza tra altri percorsi. Il risultato collega la riduzione osservata al modo in cui le linee di pilotaggio, i qubit e l’accoppiatore sono collegati elettricamente, anziché alla sola interazione tra i qubit.
Gli autori scrivono:
«Dimostriamo sperimentalmente la soppressione del crosstalk, rilevando che essa non deriva soltanto dall’annullamento dell’accoppiamento efficace tra i qubit, ma è anche il risultato dell’interferenza tra altri percorsi di accoppiamento».
Anuj Aggarwal e coautori, autori dell’articolo affiliati alla Chalmers University of Technology
Le capacità come scelte progettuali
Le capacità parassite sono spesso considerate imperfezioni indesiderate nella progettazione dei circuiti. Lo studio propone invece che sceglierle opportunamente potrebbe contribuire a sopprimere il crosstalk di pilotaggio. Il modello intende fornire indicazioni per la progettazione di processori superconduttori, includendo questi percorsi nell’analisi progettuale anziché ignorarli.
I risultati riguardano un processore con due qubit. Gli autori presentano il lavoro come un’indicazione per la progettazione dei dispositivi, non come una dimostrazione condotta su processori di dimensioni o architetture diverse. La loro proposta più ampia è progettare i percorsi di accoppiamento parassiti laddove sia utile, affiancando questa pratica agli approcci che mirano a ridurre al minimo le interazioni indesiderate.