論文の概要: Pulse shape effects in qubit dynamics demonstrated on an IBM quantum
computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.10004v2
- Date: Sat, 26 Aug 2023 14:56:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-30 00:55:40.974646
- 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。
理論的および実験的に、5つの異なるパルス形状の遷移線プロファイルを探索する。
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 same conjecture turns out to provide a very accurate
approximation for the Gaussian and exponential pulses too. The experimental
results are obtained with one of IBMQ'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
mean absolute error -- a measure of the accuracy of the fit -- features an
improvement by a factor of 4 to 8 for the analytic models compared to the
commonly used Lorentzian fits. Moreover, the uncertainty of the qubit's
resonance frequency is reduced by a factor of 4 for the analytic models
compared to the Lorentzian fits. These results demonstrate both the accuracy of
the analytic modelling of quantum dynamics and the excellent coherent
properties of IBMQ'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。
同じ予想はガウスパルスや指数パルスに対しても非常に正確な近似をもたらすことが判明した。
実験結果はIBMQ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。
平均絶対誤差 -- 適合の精度の尺度 -- は、一般的なロレンツ的適合と比較して、解析モデルに対して4から8倍の改善が特徴である。
さらに、量子ビットの共振周波数の不確かさは、ローレンツ方程式と比較して解析モデルに対して4の係数で減少する。
これらの結果は、量子力学の解析モデリングの精度と、IBMQ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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