論文の概要: Optimally Band-Limited Noise Filtering for Single Qubit Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.03504v2
- Date: Fri, 27 Jan 2023 17:27:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-10 06:36:35.129851
- Title: Optimally Band-Limited Noise Filtering for Single Qubit Gates
- Title（参考訳）: 単一キュービットゲートの最適帯域制限ノイズフィルタリング
- Authors: Yasuo Oda, Dennis Lucarelli, Kevin Schultz, B. David Clader, Gregory
Quiroz
- Abstract要約: 単一量子ビット系における時間相関ノイズに対処するために最適化されたスムーズで実験的に実装可能な制御シーケンスを生成する量子制御プロトコルを提案する。
特に、最適雑音抑圧の仕組みを同定し、ノイズパワーが大きい周波数帯域に比例する最適制御帯域幅を同定する。
- 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: We introduce a quantum control protocol that produces smooth, experimentally
implementable control sequences optimized to combat temporally correlated noise
for single qubit systems. The control ansatz is specifically chosen to be a
functional expansion of discrete prolate spheroidal sequences, a discrete time
basis known to be optimally concentrated in time and frequency, and quite
attractive when faced with experimental control hardware constraints. We
leverage the filter function formalism to transform the control problem into a
filter design problem, and show that the frequency response of a quantum system
can be carefully tailored to avoid the most relevant dynamical contributions of
noise processes. Using gradient ascent, we obtain optimized filter functions
and exploit them to elucidate important details about the relationship between
filter function design, control bandwidth, and noise characteristics. In
particular, we identify regimes of optimal noise suppression and in turn,
optimal control bandwidth directly proportional to the size of the frequency
bands where the noise power is large. In addition to providing guiding
principles for filter design, our approach enables the development of controls
that simultaneously yield robust noise filtering and high fidelity single qubit
logic operations in a wide variety of complex noise environments.
- Abstract（参考訳）: 単一量子ビット系における時間相関ノイズに対処するために最適化されたスムーズで実験的に実装可能な制御シーケンスを生成する量子制御プロトコルを提案する。
制御アンサッツは、離散プロラト球面列の関数展開であり、時間と周波数に最適に集中することが知られている離散時間基底であり、実験的な制御ハードウェア制約に直面すると非常に魅力的である。
フィルタ関数の定式化を利用して制御問題をフィルタ設計問題に変換し、量子系の周波数応答を慎重に調整することで、ノイズプロセスの最も関連する動的寄与を避けることができることを示す。
勾配上昇を用いて最適化されたフィルタ関数を取得し,フィルタ関数の設計,制御帯域幅,雑音特性の関係について重要な詳細を解明する。
特に,ノイズ抑圧の最適方式を同定し,ノイズパワーが大きい周波数帯域の大きさに直接比例する最適制御帯域幅を同定する。
フィルタ設計の指針を提供することに加えて, 多様な複雑なノイズ環境において, 頑健なノイズフィルタリングと高忠実度単一キュービット論理演算を同時に行う制御の開発を可能にする。
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