論文の概要: Floquet Analysis of Frequency Collisions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.12816v1
- Date: Fri, 24 Feb 2023 18:51:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-27 12:32:53.544894
- Title: Floquet Analysis of Frequency Collisions
- Title（参考訳）: 周波数衝突のフロッケ解析
- Authors: Kentaro Heya, Moein Malekakhlagh, Seth Merkel, Naoki Kanazawa, Emily
Pritchett
- Abstract要約: 周波数衝突のFloquet解析を提案する。
スパース量子格子の衝突解析の計算複雑性は、量子ビットの数と線形であることを示す。
提案手法は量子プロセッサに対する量子制御の理解を深める。
- 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: Implementation of high-fidelity gate operations on integrated-qubit systems
is of vital importance for fault-tolerant quantum computation. Qubit frequency
allocation is an essential part of improving control fidelity. A metric for
qubit frequency allocation, frequency collision, has been proposed on simple
systems of only a few qubits driven by a mono-modal microwave drive. However,
frequency allocation for quantum processors for more advanced purposes, such as
quantum error correction, needs further investigation. In this study, we
propose a Floquet analysis of frequency collisions. The key to our proposed
method is a reinterpretation of frequency collisions as an unintended
degeneracy of Floquet states, which allows a collision analysis on more complex
systems with many qubits driven by multi-modal microwave drives. Although the
Floquet state is defined in an infinite-dimensional Hilbert space, we develop
algorithms, based on operation perturbation theory, to truncate the Hilbert
space down to the optimal computational complexity. In particular, we show that
the computational complexity of the collision analysis for a sparse qubit
lattice is linear with the number of qubits. Finally, we demonstrate our
proposed method on Cross-Resonance based experimental protocols. We first study
the Cross-Resonance gate in an isolated three-qubit system, where the
effectiveness of our method is verified by comparing it with previous studies.
We next consider the more complex problem of syndrome extraction in the
heavy-hexagon code. Our proposed method advances our understanding of quantum
control for quantum processors and contributes to their improved design and
control.
- Abstract（参考訳）: 集積量子ビットシステムにおける高忠実ゲート演算の実装は、フォールトトレラント量子計算において極めて重要である。
ビット周波数割り当ては、制御忠実性を改善するために不可欠である。
量子ビットの周波数割当のためのメトリックである周波数衝突は、モノモダルマイクロ波駆動で駆動される数キュービットの単純なシステムで提案されている。
しかし、量子誤差補正のようなより高度な目的のために量子プロセッサの周波数割り当ては、さらなる調査が必要である。
本研究では,周波数衝突のFloquet解析を提案する。
提案手法の鍵は、周波数衝突をフロッケ状態の意図しない退化として再解釈することであり、マルチモーダルマイクロ波駆動によって駆動される多くの量子ビットを持つより複雑な系の衝突解析を可能にする。
フロケ状態は無限次元ヒルベルト空間で定義されるが、演算摂動理論に基づくアルゴリズムを開発し、ヒルベルト空間を最適計算複雑性に切り詰める。
特に、スパース量子ビット格子の衝突解析の計算複雑性は、量子ビット数に線形であることが示されている。
最後に,提案手法である相互共鳴に基づく実験プロトコルについて述べる。
分離された3量子ビット系でクロス共振ゲートを最初に研究し, 従来法との比較により本手法の有効性を検証した。
次に,重ヘキサゴンコードにおけるシンドローム抽出のより複雑な問題を考える。
提案手法は,量子プロセッサの量子制御の理解を深め,その設計と制御の改善に寄与する。
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