論文の概要: Designing arbitrary single-axis rotations robust against perpendicular time-dependent noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.08506v1
• Date: Mon, 15 Mar 2021 16:26:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-08 02:09:19.531005
• Title: Designing arbitrary single-axis rotations robust against perpendicular time-dependent noise
• Title（参考訳）: 垂直時間依存雑音に対して頑健な任意の単軸回転の設計
• Authors: Bikun Li, F. A. Calderon-Vargas, Junkai Zeng, and Edwin Barnes
• Abstract要約: 任意の単軸回転を実装した有界かつ連続的な制御フィールドを設計するためのプロトコルを導入する。 非負の制御パルスのセットを提示することで,本手法の汎用性を示す。
• 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: Low-frequency time-dependent noise is one of the main obstacles on the road towards a fully scalable quantum computer. The majority of solid-state qubit platforms, from superconducting circuits to spins in semiconductors, are greatly affected by $1/f$ noise. Among the different control techniques used to counteract noise effects on the system, dynamical decoupling sequences are one of the most effective. However, most dynamical decoupling sequences require unbounded and instantaneous pulses, which are unphysical and can only implement identity operations. Among methods that do restrict to bounded control fields, there remains a need for protocols that implement arbitrary gates with lab-ready control fields. In this work, we introduce a protocol to design bounded and continuous control fields that implement arbitrary single-axis rotations while shielding the system from low-frequency time-dependent noise perpendicular to the control axis. We show the versatility of our method by presenting a set of non-negative-only control pulses that are immediately applicable to quantum systems with constrained control, such as singlet-triplet spin qubits. Finally, we demonstrate the robustness of our control pulses against classical $1/f$ noise and noise modeled with a random quantum bath, showing that our pulses can even outperform ideal dynamical decoupling sequences.
• Abstract（参考訳）: 低周波時間依存ノイズは、完全にスケーラブルな量子コンピュータへの道のりの主な障害の1つである。 超伝導回路から半導体のスピンまで、ほとんどの固体量子ビットプラットフォームは1/f$のノイズの影響を受けている。 システムにおけるノイズ対策として用いられる様々な制御手法のうち、動的デカップリングシーケンスは最も効果的である。 しかし、ほとんどの動的疎結合列は、非物理的でアイデンティティ操作しか実装できない非有界および瞬時パルスを必要とする。 有界制御フィールドに制限される手法の中には、ラボ対応制御フィールドを持つ任意のゲートを実装するプロトコルが必要である。 本研究では,制御軸に垂直な低周波時間依存ノイズからシステムを遮蔽しながら,任意の単軸回転を実現する有界連続制御体の設計手法を提案する。 本手法は,一重項スピン量子ビットなどの制約付き制御を持つ量子システムに適用可能な非負の制御パルスのセットを提示することにより,汎用性を示す。 最後に、ランダムな量子バスでモデル化された古典的な1/f$のノイズとノイズに対する制御パルスのロバスト性を実証し、パルスが理想的な動的デカップリングシーケンスよりも優れていることを示した。

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