論文の概要: High-fidelity and Robust Geometric Quantum Gates that Outperform
Dynamical Ones
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.05789v3
- Date: Sun, 6 Dec 2020 16:20:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-11 00:29:18.628346
- Title: High-fidelity and Robust Geometric Quantum Gates that Outperform
Dynamical Ones
- Title(参考訳): 高忠実かつロバストな幾何学的量子ゲートの動的特性
- Authors: Tao Chen and Zheng-Yuan Xue
- Abstract要約: 本稿では,時間-最適制御手法を統合した幾何量子計算の一般的な枠組みを提案する。
我々の手法は、スケーラブルなフォールトトレラントな固体量子計算への有望な代替手段を提供する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.781900408390438
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Geometric phase is a promising element to induce high-fidelity and robust
quantum operations due to its built-in noise-resilience feature. Unfortunately,
its practical applications are usually circumscribed by requiring complex
interactions among multiple levels/qubits and the longer gate-time than the
corresponding dynamical ones. Here, we propose a general framework of geometric
quantum computation with the integration of the time-optimal control technique,
where the shortest smooth geometric path is found to realize accelerated
geometric quantum gates, and thus greatly decreases the gate errors induced by
both the decoherence effect and operational imperfections. Meanwhile, we
faithfully implement our idea on a scalable platform of a two-dimensional
superconducting transmon-qubit lattice, with simple and experimental accessible
interactions. In addition, numerical simulations show that our implemented
geometric gates possess higher fidelities and stronger robustness, which
outperform the best performance of the corresponding dynamical ones. Therefore,
our scheme provides a promising alternative way towards scalable fault-tolerant
solid-state quantum computation.
- Abstract(参考訳): 幾何位相は、高忠実度で頑健な量子演算を誘導する有望な要素である。
残念ながら、その実用的応用は通常、複数のレベル/量子ビット間の複雑な相互作用と、対応する動的相互作用よりも長いゲート時間を必要とする。
本稿では,最短の滑らかな幾何学的経路が加速された量子ゲートを実現する時-最適制御手法を統合した幾何学的量子計算の一般的な枠組みを提案し,デコヒーレンス効果と操作上の不完全性の両方によって生じるゲート誤差を大幅に低減する。
一方,我々は2次元超伝導トランスモンキュービット格子のスケーラブルなプラットフォーム上で,単純で実験的な相互作用により,このアイデアを忠実に実装した。
さらに, 数値シミュレーションにより, 実装された幾何ゲートは高い忠実度と強い強靭性を有しており, 対応する動的ゲートよりも優れた性能を示した。
したがって,本方式は,スケーラブルなフォールトトレラントな固体量子計算への有望な代替手段を提供する。
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