論文の概要: Impact of decoherence on the fidelity of quantum gates leaving the computational subspace

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.13885v1
• Date: Mon, 27 Feb 2023 15:31:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-28 15:00:12.594596
• Title: Impact of decoherence on the fidelity of quantum gates leaving the computational subspace
• Title（参考訳）: 計算部分空間からの量子ゲートの忠実性に及ぼすデコヒーレンスの影響
• Authors: Tahereh Abad, Anton Frisk Kockum, G\"oran Johansson
• Abstract要約: 一般多ビット演算の平均ゲート忠実度を、散逸率と対応するリンドブラッドジャンプ演算子の観点から解析した結果を示す。 これらの結果は、量子コンピュータをスケールアップしながら量子ゲートのエラー予算を理解するのに有用である。
• 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: The fidelity of quantum operations is often limited by incoherent errors, which typically can be modeled by fundamental Markovian noise processes such as amplitude damping and dephasing. In \href{https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.150504}{Phys. Rev. Lett. \textbf{129}, 150504 (2022)}, we presented an analytical result for the average gate fidelity of a general multiqubit operation in terms of the dissipative rates and the corresponding Lindblad jump operators, provided that the operation remains in the computational subspace throughout the time evolution. Here we generalize this expression for the average gate fidelity to include the cases where the system state temporarily leaves the computational subspace during the gate. Such gate mechanisms are integral to several quantum-computing platforms, and our formula is applicable to all of them; as examples, we employ it for the two-qubit controlled-Z gate in both superconducting qubits and neutral atoms. We also obtain the average gate fidelity for simultaneous operations applied in multiqubit systems. These results are useful for understanding the error budgets of quantum gates while scaling up quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子演算の忠実性は、通常、振幅減衰やデファスメントのような基本的なマルコフ雑音過程によってモデル化される非コヒーレントな誤差によって制限される。 In \href{https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.150504}{Phys。 Rev. Lett. 129},150504 (2022)} において,分散率と対応するリンドブラッドジャンプ作用素の観点から,一般マルチ量子ビット演算の平均ゲート忠実性について解析結果を示し,時間発展を通じて演算が計算部分空間に残ることを仮定した。 ここでは、平均ゲート忠実度に対するこの表現を一般化し、システム状態が一時的にゲートの計算部分空間を離れる場合を含める。 このようなゲート機構は、いくつかの量子計算プラットフォームに不可欠なものであり、そのすべてに適用できる。例えば、超伝導量子ビットと中性原子の両方において、2量子制御Zゲートとして採用する。 また、マルチキュービットシステムに適用される同時処理に対する平均ゲート忠実度を求める。 これらの結果は、量子コンピュータをスケールアップしながら量子ゲートのエラー予算を理解するのに有用である。

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