論文の概要: Universal robust quantum gates by geometric correspondence of noisy quantum evolution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.14521v2
• Date: Wed, 11 Jan 2023 13:38:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-21 13:32:19.433779
• Title: Universal robust quantum gates by geometric correspondence of noisy quantum evolution
• Title（参考訳）: 雑音量子進化の幾何学的対応による普遍ロバスト量子ゲート
• Authors: Yong-Ju Hai, Junning Li, Junkai Zeng, Dapeng Yu, and Xiu-Hao Deng
• Abstract要約: 量子技術と量子コンピューティングの次の飛躍の鍵は、ノイズの多い量子システムの正確かつ堅牢な制御に依存している。 はじめて、我々の理論は、駆動ノイズ量子進化と様々なノイズに関連する多重空間曲線との本質的な対応を明らかにする。 我々の結果は、我々の普遍的な頑健な制御パルスが実験の準備ができていることを証明している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A key to the next leap in quantum technologies and quantum computing relies on precise and robust control over noisy quantum systems. For the first time, our theory uncovers an essential correspondence between the driven noisy quantum evolution and multiplex space curves relating to various noises. Each two-sate system's noisy dynamics correspond to a diagram formed of the curves. The curve's properties provide a quantitative geometric metric of evolution error. On the other hand, the geometric correspondence is an explicit model to engineer quantum gates robust against various noises. It further gives the criteria to identify whether a noisy quantum system's evolution could be controlled robustly. Our analytic-numerical hybrid protocol enables the construction of universal robust quantum gates with very simple and smooth pulses for any given gate time. Based on realistic models of semiconductor spin qubits and superconducting transmons, our numerical simulations demonstrate plateaus of gate fidelity above the fault-tolerance threshold over a broad range of noise strength. These solid and promising results prove that our universal robust control pulses are ready for experiments. Therefore, this work shines some light on resolving the general robust quantum control problems.
• Abstract（参考訳）: 量子技術と量子コンピューティングの次の飛躍の鍵は、ノイズの多い量子システムの正確かつ堅牢な制御に依存している。 はじめて、我々の理論は、駆動ノイズ量子進化と様々なノイズに関連する多重空間曲線との本質的な対応を明らかにする。 各二座系の雑音力学は、曲線で形成された図形に対応する。 曲線の性質は、進化誤差の計量幾何学的計量を与える。 一方、幾何対応は様々な雑音に対して頑健な量子ゲートを設計するための明示的なモデルである。 さらに、ノイズの多い量子システムの進化を堅牢に制御できるかどうかを特定する基準も与えている。 解析-数値ハイブリッドプロトコルは、任意のゲート時間に対して非常に単純で滑らかなパルスを持つ普遍的ロバスト量子ゲートの構築を可能にする。 半導体スピン量子ビットと超伝導トランスモンの現実的なモデルに基づいて, 広範囲の雑音強度に対する耐故障しきい値以上のゲート忠実度を示す数値シミュレーションを行った。 これらの堅実で有望な結果は、我々の普遍的なロバストな制御パルスが実験の準備ができていることを証明します。 したがって、この研究は一般的な堅牢な量子制御問題の解決に光を当てている。

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