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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.14521v3
• Date: Tue, 7 Nov 2023 23:45:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-09 20:26:19.515363
• Title: Universal robust quantum gates by geometric correspondence of noisy quantum dynamics
• Title（参考訳）: 雑音量子力学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, and Xiu-Hao Deng
• Abstract要約: 我々は、様々なノイズによる量子力学をグラフィカルに捉える理論を開発し、量子誤り進化図(QEED)を得る。 次に、一般的な誤りを訂正する単一ビットと2ビットのロバストゲートの共通セットを設計するプロトコルを開発する。 我々のアプローチは、ノイズ量子力学の幾何学的側面に対する新たな洞察と、既存の方法に対するいくつかの利点を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Exposure to noises is a major obstacle for processing quantum information, but noises don't necessarily induce errors. Errors on the quantum gates could be suppressed via robust quantum control techniques. But understanding the genesis of errors and finding a universal treatment remains grueling. To resolve this issue, we develop a geometric theory to capture quantum dynamics due to various noises graphically, obtaining the quantum erroneous evolution diagrams (QEED). Our theory provides explicit necessary and sufficient criteria for robust control Hamiltonian and quantitative geometric metrics of the gate error. We then develop a protocol to engineer a universal set of single- and two-qubit robust gates that correct the generic errors. Our numerical simulation shows gate fidelities above $99.99\%$ over a broad region of noise strength using simplest and smooth pulses for arbitrary gate time. Our approach offers new insights into the geometric aspects of noisy quantum dynamics and several advantages over existing methods, including the treatment of arbitrary noises, independence of system parameters, scalability, and being friendly to experiments.
• Abstract（参考訳）: ノイズへの露出は量子情報を処理する上で大きな障害であるが、ノイズが必ずしもエラーを引き起こすわけではない。 量子ゲート上の誤差はロバストな量子制御技術によって抑制できる。 しかし、エラーの原因を理解し、普遍的な治療法を見つけることは、いまだに苦しい。 この問題を解決するために、様々なノイズによる量子力学をグラフィカルに捉える幾何学的理論を開発し、量子誤り進化図(QEED)を得る。 この理論は、ロバスト制御ハミルトニアンおよびゲート誤差の定量的な幾何学的指標のための明示的な必要十分条件を提供する。 次に、一般的な誤りを訂正する単一ビットと2ビットのロバストゲートの共通セットを設計するプロトコルを開発する。 この数値シミュレーションでは、任意のゲート時間に対して最も単純で滑らかなパルスを用いて、広い雑音強度の領域で99.99\%以上のゲートフィディティを示す。 提案手法は, 任意のノイズ処理, システムパラメータの独立性, 拡張性, 実験に親しみやすいことなど, 既存の手法に対して, ノイズの量子力学の幾何学的側面に関する新たな知見を提供する。

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