論文の概要: Leakage Suppression for Holonomic Quantum Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.12884v2
• Date: Thu, 16 Jul 2020 13:57:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-05-22 00:11:38.019991
• Title: Leakage Suppression for Holonomic Quantum Gates
• Title（参考訳）: ホロノミック量子ゲートの漏洩抑制
• Authors: Bao-Jie Liu and Man-Hong Yung
• Abstract要約: ゲート誤差は従来のホロノミック量子計算と比較して91.7%削減できる。 本手法は,弱無調波固体系におけるフォールトトレラント量子計算への有望な方法を提供する。
• 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: Non-Abelian geometric phases acquired in cyclic quantum evolution can be utilized as natural resources for constructing robust holonomic gates for quantum information processing. Recently, an extensible holonomic quantum computation (HQC) was proposed and demonstrated in a recent superconducting experiment [T. Yan et al., Phys. Rev. Lett. 122, 080501 (2019)]. However, for the weakly anharmonic system, this HQC was given of low gate fidelity due to leakage to states outside of the computational subspace. Here, we propose a scheme that to construct nonadiabatic holonomic gates via dynamical invariant using resonant interaction of three-level superconducting quantum systems. Furthermore, the proposed scheme can be compatible with optimal control technology for maximizing the gate fidelity against leakage error. For benchmarking, we provide a thorough analysis on the performance of our scheme under experimental conditions, which shows that the gate error can be reduced by as much as 91.7\% compared with the conventional HQC. Moreover, the leakage rates can be reduced to $10^{-3}$ level by numerically choosing suitable control parameter. Therefore, our scheme provides a promising way towards fault-tolerant quantum computation in a weakly anharmonic solid-state system.
• Abstract（参考訳）: 循環的量子進化で得られる非可換幾何位相は、量子情報処理のためのロバストなホロノミックゲートを構築するための天然資源として利用できる。 最近、拡張可能なホロノミック量子計算(HQC)が提案され、最近の超伝導実験(T. Yan et al., Phys. Rev. 122, 080501 (2019))で実証された。 しかし、弱いアンハーモニック系では、この hqc は計算部分空間外の状態へのリークにより低いゲート忠実性が与えられた。 本稿では,3レベル超伝導量子系の共鳴相互作用を用いて非断熱的ホロノミックゲートを構成する手法を提案する。 さらに,提案手法は,リークエラーに対するゲート忠実度を最大化する最適制御技術と互換性がある。 ベンチマークでは,従来のhqcと比較してゲート誤差を最大91.7\%低減できることを示す実験結果が得られた。 さらに、適切な制御パラメータを数値的に選択することで、リークレートを10^{-3}$レベルに下げることができる。 そこで本手法は, 弱い無調波固体系におけるフォールトトレラント量子計算への有望な方法を提供する。

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