論文の概要: Dynamics of qudit gates and effects of spectator modes on optimal control pulses

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.14006v1
• Date: Thu, 28 Jul 2022 11:02:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-03 05:10:21.005162
• Title: Dynamics of qudit gates and effects of spectator modes on optimal control pulses
• Title（参考訳）: quditゲートのダイナミクスとspectatorモードが最適制御パルスに及ぼす影響
• Authors: A. Bar{\i}\c{s} \"Ozg\"uler, Joshua A. Job
• Abstract要約: 余剰モードの存在下で各モジュールのパルスを適用すれば、クロストークによる効果が低下する可能性がある。 単一量子SWAPゲートのパルスを分離して、それぞれがフォック状態にあるオブザーバモードの存在下で適用する。
• 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: Qudit gates for high-dimensional quantum computing can be synthesized with high precision using numerical quantum optimal control techniques. Large circuits are broken down into modules and the tailored pulses for each module can be used as primitives for a qudit compiler. Application of the pulses of each module in the presence of extra modes may decrease their effectiveness due to crosstalk. In this paper, we address this problem by simulating qudit dynamics for circuit quantum electrodynamics (cQED) systems. As a test case, we take pulses for single-qudit SWAP gates optimized in isolation and then apply them in the presence of spectator modes each of which are in Fock states. We provide an experimentally relevant scaling formula that can be used as a bound on the fidelity decay. Our results show that frequency shift from spectator mode populations has to be $\lesssim 0.1\%$ of the qudit's nonlinearity in order for high-fidelity single-qudit gates to be useful in the presence of occupied spectator modes.
• Abstract（参考訳）: 高次元量子コンピューティングのためのquditゲートは、数値量子最適制御技術を用いて高精度に合成することができる。 大きな回路はモジュールに分割され、各モジュール用に調整されたパルスはquditコンパイラのプリミティブとして使用できる。 余分なモードの存在下で各モジュールのパルスを適用すると、クロストークによる効果が低下する可能性がある。 本稿では,回路量子電磁力学(cqed)系のquditダイナミクスをシミュレートしてこの問題に対処する。 テストケースとして、単独で最適化されたシングルキュートスワップゲートのパルスを取り、それぞれがフォック状態にあるスペクタモードの存在下で適用する。 忠実度減衰のバウンドとして使用できる実験的に関連するスケーリング公式を提供する。 その結果、スペクトルモード群からの周波数シフトはquditの非線形性の$\lesssim 0.1\%であり、高忠実度単量子ゲートは占有されたスペクトルモードの存在下で有用であることがわかった。

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