論文の概要: Optimisation of diamond quantum processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.00545v2
• Date: Wed, 23 Sep 2020 00:29:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-04 20:49:26.063265
• Title: Optimisation of diamond quantum processors
• Title（参考訳）: ダイヤモンド量子プロセッサの最適化
• Authors: YunHeng Chen, Sophie Stearn, Scott Vella, Andrew Horsley, Marcus W. Doherty
• Abstract要約: 本稿では,マルチキュービットダイヤモンド量子プロセッサのモデルを提案し,ゲートパルスを設計するための半解析法を開発した。 ランダムな制御誤差が存在する場合のゲート速度と忠実度を最適化する。 シミュレーションされたダイヤモンド量子プロセッサは、低い誤差確率で高速な演算を実現できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Diamond quantum processors consisting of a nitrogen-vacancy (NV) centre and surrounding nuclear spins have been the key to significant advancements in room-temperature quantum computing, quantum sensing and microscopy. The optimisation of these processors is crucial for the development of large-scale diamond quantum computers and the next generation of enhanced quantum sensors and microscopes. Here, we present a full model of multi-qubit diamond quantum processors and develop a semi-analytical method for designing gate pulses. This method optimises gate speed and fidelity in the presence of random control errors and is readily compatible with feedback optimisation routines. We theoretically demonstrate infidelities approaching $\sim 10^{-5}$ for single-qubit gates and established evidence that this can also be achieved for a two-qubit CZ gate. Consequently, our method reduces the effects of control errors below the errors introduced by hyperfine field misalignment and the unavoidable decoherence that is intrinsic to the processors. Having developed this optimal control, we simulated the performance of a diamond quantum processor by computing quantum Fourier transforms. We find that the simulated diamond quantum processor is able to achieve fast operations with low error probability.
• Abstract（参考訳）: 窒素空孔(NV)中心と周囲の核スピンからなるダイヤモンド量子プロセッサは、室温量子コンピューティング、量子センシング、顕微鏡における重要な進歩の鍵となった。 これらのプロセッサの最適化は、大規模ダイヤモンド量子コンピュータの開発と次世代の量子センサーや顕微鏡の開発に不可欠である。 本稿では,マルチキュービットダイヤモンド量子プロセッサの全モデルを示し,ゲートパルスを設計するための半解析法を開発した。 ランダム制御誤差が存在する場合にゲート速度と忠実度を最適化し、フィードバック最適化ルーチンと容易に対応できる。 理論上、単一キュービットゲートに対して$\sim 10^{-5}$ に近づく不適合性を示し、これを2キュービットczゲートでも達成できることを示す。 そこで本手法は,超微細フィールドの不整合による誤差と,プロセッサに固有の回避不能なデコヒーレンスに対する制御誤差の影響を低減する。 この最適制御を開発し、量子フーリエ変換を計算し、ダイヤモンド量子プロセッサの性能をシミュレートした。 シミュレーションされたダイヤモンド量子プロセッサは、低い誤差確率で高速な演算を実現できることがわかった。

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