論文の概要: Quantum Crosstalk Robust Quantum Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.05978v2
• Date: Sun, 20 Nov 2022 21:51:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-31 20:35:13.594782
• Title: Quantum Crosstalk Robust Quantum Control
• Title（参考訳）: 量子クロストークロバスト量子制御
• Authors: Zeyuan Zhou, Ryan Sitler, Yasuo Oda, Kevin Schultz, and Gregory Quiroz
• Abstract要約: マルチキュービットシステムのクロストークロバスト単一キュービット制御を実現する条件を開発する。 この条件の有効性は、量子状態保存とノイズ特性の領域で説明される。
• 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: The prevalence of quantum crosstalk in current quantum devices poses challenges for achieving high-fidelity quantum logic operations and reliable quantum processing. Through quantum control theory, we develop an analytical condition for achieving crosstalk-robust single-qubit control of multi-qubit systems. We examine the effects of quantum crosstalk via a cumulant expansion and develop a condition to suppress the leading order contributions to the dynamics. The efficacy of the condition is illustrated in the domains of quantum state preservation and noise characterization through the development of crosstalk-robust dynamical decoupling and quantum noise spectroscopy (QNS) protocols. Using the IBM Quantum Experience, crosstalk-robust state preservation is demonstrated on 27 qubits, where a $3\times$ improvement in coherence decay is observed for single-qubit product and multipartite entangled states. Through the use of noise injection, we experimentally demonstrate crosstalk-robust dephasing QNS on a seven qubit processor, where a $10^4$ improvement in reconstruction accuracy over ``cross-susceptible" alternatives is found. Together, these experiments highlight the significant impact the crosstalk mitigation condition can have on improving multi-qubit characterization and control on current quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 現在の量子デバイスにおける量子クロストークの普及は、高忠実な量子論理演算と信頼できる量子処理を実現する上での課題となっている。 量子制御理論を通じて,マルチキュービットシステムのクロストークロバストシングルキュービット制御を実現するための解析条件を開発した。 量子クロストークの効果を累積展開を通じて検証し,そのダイナミクスに対する主次寄与を抑制する条件を考案する。 この条件の有効性は、クロストーク・ロバスト力学デカップリングおよび量子ノイズ分光(QNS)プロトコルの開発を通じて、量子状態の保存とノイズ特性の領域で説明される。 ibmの量子経験を用いて、クロストーク・ロバスト状態保存が27キュービットで実証され、単一キュービット積と多成分の絡み合った状態に対してコヒーレンス減衰が3\times$改善される。 ノイズインジェクションを用いて、7量子ビットプロセッサ上でのクロストーク・ロバストによるQNSの劣化を実験的に実証し、「クロスサセプティブル」な代替品よりも10^4$の再現精度が向上することを示した。 これらの実験は、クロストーク緩和条件が現在の量子デバイスにおけるマルチキュービット特性と制御を改善する上での重大な影響を強調している。

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