論文の概要: Pulse shape effects in qubit dynamics demonstrated on an IBM quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.10004v1
• Date: Tue, 24 Jan 2023 13:54:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-01-25 13:34:00.198251
• Title: Pulse shape effects in qubit dynamics demonstrated on an IBM quantum computer
• Title（参考訳）: IBM量子コンピュータ上での量子ビット力学におけるパルス形状効果
• Authors: Ivo S. Mihov and Nikolay V. Vitanov
• Abstract要約: 一定キャリア周波数のパルス形外界と量子ビットのコヒーレント相互作用について検討する。 sech$2$パルスに対して、ローゼンツェナー予想(英語版)を用いて遷移確率の解析式を導出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a study of the coherent interaction of a qubit with a pulse-shaped external field of a constant carrier frequency. We explore, theoretically and experimentally, the transition line profile -- the dependence of the transition probability on the detuning -- for five different pulse shapes: rectangular, Gaussian, hyperbolic-secant, squared hyperbolic-secant and exponential. The theoretical description for all cases but sech$^2$ is based on the analytical solutions to the Schr\"odinger equation or accurate approximations available in the literature. For the sech$^2$ pulse we derive an analytical expression for the transition probability using the Rosen-Zener conjecture, which proves very accurate. The experimental results are obtained with one of IBM's quantum processors. An excellent agreement between theory and experiment is observed, demonstrating some pulse-shape-dependent fine features of the transition probability profile. The divergence index -- a measure of the accuracy of the fit -- features an improvement by a factor of 4 to 7 for the analytic models compared to the commonly used (sinc$^2$ and Lorentzian) baseline fits. Moreover, we observe a reduction by about a factor of about 4 of the error bars of the resonance frequency of the qubit for the analytic models compared to the baseline fits. These results demonstrate both the accuracy of the analytic modelling of quantum dynamics and the excellent coherent properties of IBM's qubit.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,一定キャリア周波数のパルス形外界と量子ビットのコヒーレント相互作用について検討する。 我々は、長方形、ガウス型、双曲型、二乗型双曲型、指数型の5つの異なるパルス形状に対して、遷移線プロファイル(変形の遷移確率の依存性)を理論的、実験的に探求する。 sech$^2$ の全ての場合の理論的な記述は、シュル=オディンガー方程式の解析解や文献で得られる正確な近似に基づいている。 sech$^2$ パルスに対しては、非常に正確なローゼンツェナー予想を用いて遷移確率の解析式を導出する。 実験結果はIBMの量子プロセッサの1つで得られる。 理論と実験の間の優れた一致が観察され、遷移確率プロファイルのパルス形状依存性の微妙な特徴を示す。 適合の精度の尺度である発散指数は、一般的に用いられる(sinc$^2$とローレンツアン)ベースラインフィットと比較して、解析モデルに対して4から7の係数による改善が特徴である。 さらに, 解析モデルに対する量子ビットの共振周波数の誤差バーの約4倍の減少率を, ベースライン適合率と比較して観測した。 これらの結果は、量子力学の解析モデリングの精度と、IBMの量子ビットの優れたコヒーレント特性の両方を示している。

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