論文の概要: Noncyclic Geometric Quantum Gates with Smooth Paths via Invariant-based Shortcuts

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.00893v2
• Date: Thu, 10 Jun 2021 12:41:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 02:55:19.345245
• Title: Noncyclic Geometric Quantum Gates with Smooth Paths via Invariant-based Shortcuts
• Title（参考訳）: 不変ショートカットによる滑らかな経路をもつ非環状幾何学量子ゲート
• Authors: Li-Na Ji, Cheng-Yun Ding, Tao Chen and Zheng-Yuan Xue
• Abstract要約: Invariant-based shortcuts を用いて非循環的・非断熱的進化を伴う幾何量子ゲートを実現する手法を提案する。 提案手法は,スケーラブルな量子計算のための高忠実なフォールトトレラント量子ゲートを実現するための有望な方法である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.354697470999286
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nonadiabatic geometric quantum computation is dedicated to the realization of high-fidelity and robust quantum gates, which are necessary for fault-tolerant quantum computation. However, it is limited by cyclic and mutative evolution path, which usually requires longer gate-time and abrupt pulse control, weakening the gate performance. Here, we propose a scheme to realize geometric quantum gates with noncyclic and nonadiabatic evolution via invariant-based shortcuts, where universal quantum gates can be induced in one step without path mutation and the gate time is also effectively shortened. Our numerical simulations show that, comparing with the conventional dynamical gates, the constructed geometric gates have stronger resistance not only to systematic errors, induced by both qubit-frequency drift and the deviation of the amplitude of the driving fields, but also to environment-induced decoherence effect. In addition, our scheme can also be implemented on a superconducting circuit platform, with the fidelities of single-qubit and two-qubit gates are higher than 99.97$\%$ and 99.84$\%$, respectively. Therefore, our scheme provides a promising way to realize high-fidelity fault-tolerant quantum gates for scalable quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 非断熱的幾何学的量子計算は、フォールトトレラント量子計算に必要な高忠実かつ堅牢な量子ゲートの実現に向けられている。 しかし、周期的かつ可変的な進化経路によって制限され、通常、長いゲート時間と突然のパルス制御が必要となり、ゲート性能が低下する。 そこで本研究では,非巡回的かつ非断熱的進化を伴う量子ゲートを実現するための手法として,不変なショートカットを用いて,経路変化のない一段階に普遍的量子ゲートを誘導し,ゲートタイムを効果的に短縮する手法を提案する。 数値シミュレーションにより, 従来の動的ゲートと比較すると, 構成された幾何学的ゲートは, クビット周波数ドリフトと駆動場の振幅の偏差による系統的誤差だけでなく, 環境に起因したデコヒーレンス効果にも強い抵抗を持つことが示された。 さらに, 超伝導回路プラットフォーム上では, 1量子ビットゲートと2量子ビットゲートの忠実度はそれぞれ99.97$\%$と99.84$\%$よりも高い値で実装することができる。 そこで本手法は,スケーラブルな量子計算を実現するための高信頼なフォールトトレラント量子ゲートを実現する有望な方法を提供する。

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