論文の概要: Noisy Qudit vs Multiple Qubits : Conditions on Gate Efficiency for enchancing Fidelity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.04543v3
• Date: Mon, 10 Jun 2024 18:36:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-13 01:37:54.363904
• Title: Noisy Qudit vs Multiple Qubits : Conditions on Gate Efficiency for enchancing Fidelity
• Title（参考訳）: ノイズクディット対多重クビット : 忠実度向上のためのゲート効率の条件
• Authors: Denis Janković, Jean-Gabriel Hartmann, Mario Ruben, Paul-Antoine Hervieux,
• Abstract要約: 我々は、qudit と $n$-qubit 系の不忠実性スケーリングの比較研究を示す。 リンドブラッド形式における雑音に対する平均ゲート不整合(AGI)の1次応答を計算した。 特定のキューディットプラットフォームは、最先端のキュービットプラットフォームと競合するゲート効率を持つことがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Today, multiple new platforms are implementing qudits, $d$-level quantum bases of information, for Quantum Information Processing (QIP). It is therefore crucial to study their efficiencies for QIP compared to more traditional qubit platforms. We present a comparative study of the infidelity scalings of a qudit and $n$-qubit systems, both with identical Hilbert space dimensions and noisy environments. The first-order response of the Average Gate Infidelity (AGI) to the noise in the Lindblad formalism, which was found to be gate-independent, was calculated analytically in the two systems being compared. This yielded a critical curve $O(d^2/\log_2(d))$ of the ratio of their respective gate times in units of decoherence time. This quantity indicates how time-efficient operations on these systems are. The curve delineates regions where each system has a higher rate of increase of the AGI than the other. This condition on gate efficiency was applied to different existing platforms. It was found that specific qudit platforms possess gate efficiencies competitive with state-of-the-art qubit platforms. Numerical simulations complemented this work and allowed for discussion of the applicability and limits of the linear response formalism.
• Abstract（参考訳）: 今日、複数の新しいプラットフォームが量子情報処理(QIP)のために、$d$レベルの量子ベースであるquditsを実装している。 したがって、より伝統的な量子ビットプラットフォームと比較して、QIPの効率性を研究することが重要である。 我々は、ヒルベルト空間次元と雑音環境の両方で、qudit と $n$-qubit 系の不忠実性スケーリングの比較研究を行う。 AGI (Average Gate Infidelity) のゲートに依存しないリンドブラッド形式における雑音に対する1次応答は、比較される2つのシステムで解析的に計算された。 これにより臨界曲線が$O(d^2/\log_2(d))$となり、それぞれのゲート時間の割合はデコヒーレンス時間単位となった。 この量は、これらのシステムにおける時間効率の操作の仕方を示している。 曲線は、各系が他方よりもAGIの増加率が高い領域を規定する。 ゲート効率のこの条件は、既存の異なるプラットフォームに適用された。 特定のキューディットプラットフォームは、最先端のキュービットプラットフォームと競合するゲート効率を持つことがわかった。 数値シミュレーションはこの研究を補完し、線形応答形式論の適用性と限界について議論することを可能にした。

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