論文の概要: Demonstration of non-Markovian process characterisation and control on a quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.14018v2
• Date: Thu, 10 Dec 2020 00:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-21 19:47:08.267317
• Title: Demonstration of non-Markovian process characterisation and control on a quantum processor
• Title（参考訳）: 量子プロセッサにおける非マルコフ過程のキャラクタリゼーションと制御の実証
• Authors: Gregory A. L. White, Charles D. Hill, Felix A. Pollock, Lloyd C. L. Hollenberg, Kavan Modi
• Abstract要約: 非マルコフノイズは量子技術の進歩に深刻な課題をもたらす。 量子系における非マルコフ力学を特徴づける枠組みを開発する。 以上の結果から, この特性化手法は, より優れた量子制御とコヒーレンス時間の拡張につながることが示された。
• 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: In the scale-up of quantum computers, the framework underpinning fault-tolerance generally relies on the strong assumption that environmental noise affecting qubit logic is uncorrelated (Markovian). However, as physical devices progress well into the complex multi-qubit regime, attention is turning to understanding the appearance and mitigation of correlated -- or non-Markovian -- noise, which poses a serious challenge to the progression of quantum technology. This error type has previously remained elusive to characterisation techniques. Here, we develop a framework for characterising non-Markovian dynamics in quantum systems and experimentally test it on multi-qubit superconducting quantum devices. Where noisy processes cannot be accounted for using standard Markovian techniques, our reconstruction predicts the behaviour of the devices with an infidelity of $10^{-3}$. Our results show this characterisation technique leads to superior quantum control and extension of coherence time by effective decoupling from the non-Markovian environment. This framework, validated by our results, is applicable to any controlled quantum device and offers a significant step towards optimal device operation and noise reduction.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータのスケールアップにおいて、フォールトトレランスの基盤となるフレームワークは一般に、量子ビット論理に影響を及ぼす環境ノイズが非相関であるという強い仮定に依存している(マルコフアン)。 しかし、物理デバイスが複雑なマルチキュービット体制にうまく進出するにつれて、相関性のある-または非マルコフノイズの出現と緩和を理解することに注意が向けられ、量子技術の進歩に深刻な課題が生じる。 このエラータイプは、これまでも文字化技術に着想があった。 本稿では,量子系における非マルコフダイナミクスを特徴付けるフレームワークを開発し,マルチ量子ビット超伝導量子デバイス上で実験的にテストする。 標準的なマルコフ的手法では雑音の過程を考慮できないが、この再構成は装置の振舞いを10^{-3}$で予測する。 その結果, この特徴化手法は非マルコフ環境から効果的に分離することで, 優れた量子制御とコヒーレンス時間の延長をもたらすことがわかった。 このフレームワークは,制御された任意の量子デバイスに適用可能であり,最適なデバイス操作とノイズ低減に向けた重要なステップを提供する。

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