論文の概要: Fast high-fidelity geometric quantum control with quantum brachistochrones

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.05481v1
• Date: Wed, 12 May 2021 07:35:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-31 09:02:51.957674
• Title: Fast high-fidelity geometric quantum control with quantum brachistochrones
• Title（参考訳）: 量子ブラヒストクロンを用いた高速高忠実性幾何量子制御
• Authors: Yang Dong, Ce Feng, Yu Zheng, Xiang-Dong Chen, Guang-Can Guo, Fang-Wen Sun
• Abstract要約: ダイヤモンドのハイブリッドスピンレジスタ上で最も高いブラキストロン法による量子系の高速かつ高忠実な幾何制御を実験的に実証した。 時-最適の普遍的な幾何学的制御に基づいて、窒素空孔中心のスピン状態に99.2%以上の忠実度を持つ単一の幾何学的ゲートが実現される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.608257547208725
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We experimentally demonstrate fast and high-fidelity geometric control of a quantum system with the most brachistochrone method on hybrid spin registers in diamond. Based on the time-optimal universal geometric control, single geometric gates with the fidelities over 99.2% on the spin state of nitrogen-vacancy center are realized with average durations shortened by 74.9%, comparing with conventional geometric method. The fidelity of the fast geometric two-qubit gate exceeds 96.5% on the hybrid spin registers. With these fast high-fidelity gates available, we implement quantum entanglement-enhanced phase estimation algorithm and demonstrate the Heisenberg quantum limit at room-temperature. By comparing with the conventional geometric circuit, the measurement bandwidth and sensitivity is enhanced by 3.5 and 2.9 times. Hence, our results show that high-fidelity quantum control based on a fast geometric route will be a versatile tool for broad applications of quantum information processing in practice.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドのハイブリッドスピンレジスタ上で最も高いブラキストロン法による量子系の高速かつ高忠実な幾何制御を実験的に実証した。 時間最適普遍幾何制御に基づいて、窒素空洞中心のスピン状態の99.2%以上のフィデルを有する単一幾何ゲートを、従来の幾何法と比較して平均持続時間を74.9%短縮して実現する。 高速幾何学的2量子ビットゲートの忠実度はハイブリッドスピンレジスタの96.5%を超える。 これらの高速忠実性ゲートにより、量子エンタングルメント強調位相推定アルゴリズムを実装し、室温でのハイゼンベルク量子限界を実証する。 従来の幾何学回路と比較することにより、測定帯域幅と感度を3.5倍と2.9倍に向上させる。 したがって,高速な幾何経路に基づく高忠実度量子制御は,量子情報処理を実際に広く応用するための汎用的なツールであることを示す。

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