論文の概要: Dicke-state preparation through global transverse control of
Ising-coupled qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.12483v3
- Date: Fri, 7 Jul 2023 14:35:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-10 15:33:53.227513
- Title: Dicke-state preparation through global transverse control of
Ising-coupled qubits
- Title（参考訳）: ising結合量子ビットのグローバルトランスバース制御によるディッケ状態形成
- Authors: Vladimir M. Stojanovic, Julian K. Nauth
- Abstract要約: 我々は、オールツーオールIsing型量子ビット相互作用を持つ3量子系において、Dicke状態が$|D3_2rangle$であることを考える。
図示のために、四量子系における二励起ディック状態 $|D4_2rangle$ の準備について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We consider the problem of engineering the two-excitation Dicke state
$|D^{3}_{2}\rangle$ in a three-qubit system with all-to-all Ising-type
qubit-qubit interaction, which is also subject to global transverse
(Zeeman-type) control fields. The theoretical underpinning for our envisioned
state-preparation scheme, in which $|000\rangle$ is adopted as the initial
state of the system, is provided by a Lie-algebraic result that guarantees
state-to-state controllability of this system for an arbitrary choice of
initial- and final states that are invariant with respect to permutations of
qubits. This scheme is envisaged in the form of a pulse sequence that involves
three instantaneous control pulses, which are equivalent to global qubit
rotations, and two Ising-interaction pulses of finite durations between
consecutive control pulses. The design of this pulse sequence (whose total
duration is $T\approx 0.95\:\hbar/J$, where $J$ is the Ising-coupling strength)
leans heavily on the concept of the symmetric sector, a four-dimensional,
permutationally-invariant subspace of the three-qubit Hilbert space. We
demonstrate the feasibility of the proposed state-preparation scheme by
carrying out a detailed numerical analysis of its robustness to systematic
errors, i.e. deviations from the optimal values of the eight parameters that
characterize the underlying pulse sequence. Finally, we discuss how our
proposed scheme can be generalized for engineering Dicke states in systems with
$N \ge 4$ qubits. For the sake of illustration, we describe the preparation of
the two-excitation Dicke state $|D^{4}_{2}\rangle$ in a four-qubit system.
- Abstract（参考訳）: 全対全イジング型量子ビット相互作用を持つ3量子ビット系において、2励起ディッケ状態 $|d^{3}_{2}\rangle$ を工学的に設計する問題を考える。
システムの初期状態として$|000\rangle$が採用される想定状態準備スキームの理論的基礎は、キュービットの置換に関して不変な初期状態と最終状態の任意の選択に対して、このシステムの状態対状態制御可能性を保証するリー代数的結果によって与えられる。
この方式は、大域量子ビット回転に相当する3つの瞬時制御パルスと、連続的な制御パルス間の有限期間の2つのIsing-Interactionパルスを含むパルスシーケンスの形で想定される。
このパルス列の設計(トータル持続時間は$t\approx 0.95\:\hbar/j$であり、ここで$j$はイジング結合強度である)は3量子ヒルベルト空間の4次元置換不変部分空間である対称セクタの概念に大きく依存する。
そこで本研究では,体系的誤りに対するロバスト性,すなわち基礎となるパルスシーケンスを特徴付ける8つのパラメータの最適値からの逸脱を詳細に数値解析することにより,提案手法の実現可能性を示す。
最後に、提案するスキームが、n \ge 4$ qubitsのシステムにおける工学的ディッケ状態に対してどのように一般化できるかについて議論する。
図解のために、4量子系における二励起ディッケ状態 ||d^{4}_{2}\rangle$ の合成について述べる。
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