論文の概要: Designing globally optimal entangling gates using geometric space curves

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.02876v1
• Date: Wed, 6 Apr 2022 14:46:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-18 02:40:57.635868
• Title: Designing globally optimal entangling gates using geometric space curves
• Title（参考訳）: 幾何学的空間曲線を用いたグローバル最適絡み合いゲートの設計
• Authors: Ho Lun Tang, Kyle Connelly, Ada Warren, Fei Zhuang, Sophia E. Economou, and Edwin Barnes
• Abstract要約: 弱結合量子ビットの場合、ターゲットエンタングゲートを実装する全てのパルスを見つけることができる。 シリコン量子ドットスピン量子ビットの高速なCNOT等価エンタングルゲートを99%超の忠実度で設計し,本手法について述べる。
• 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: High-fidelity entangling gates are essential for quantum computation. Currently, most approaches to designing such gates are based either on simple, analytical pulse waveforms or on ones obtained from numerical optimization techniques. In both cases, it is typically not possible to obtain a global understanding of the space of waveforms that generate a target gate operation, making it challenging to design globally optimal gates. Here, we show that in the case of weakly coupled qubits, it is possible to find all pulses that implement a target entangling gate. We do this by mapping quantum evolution onto geometric space curves. We derive the minimal conditions these curves must satisfy in order to guarantee a gate with a desired entangling power is implemented. Pulse waveforms are extracted from the curvatures of these curves. We illustrate our method by designing fast, CNOT-equivalent entangling gates for silicon quantum dot spin qubits with fidelities exceeding 99%. We show that fidelities can be further improved while maintaining low bandwidth requirements by using geometrically derived pulses as initial guesses in numerical optimization routines.
• Abstract（参考訳）: 高忠実エンタングゲートは量子計算に不可欠である。 現在、そのようなゲートを設計するためのほとんどのアプローチは、単純で解析的なパルス波形か、あるいは数値最適化技術から得られるものに基づいている。 どちらの場合も、ターゲットゲート操作を生成する波形の空間をグローバルに理解することは不可能であり、グローバルに最適なゲートを設計することは困難である。 ここで、弱結合量子ビットの場合、対象の絡み合いゲートを実装する全てのパルスを見つけることができることを示す。 量子進化を幾何学的空間曲線にマッピングすることでこれを行う。 これらの曲線が満たさなければならない最小条件を導出し、所望の絡み合う力を持つゲートが実装されることを保証する。 これらの曲線の曲率からパルス波形を抽出する。 シリコン量子ドットスピン量子ビットの高速なCNOT等価エンタングルゲートを99%以上で設計し,本手法について述べる。 数値最適化ルーチンにおける初期推定として幾何的導出パルスを用いることにより、低帯域幅要件を維持しつつ、忠実度をさらに改善できることを示す。

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