論文の概要: Direct pulse-level compilation of arbitrary quantum logic gates on superconducting qutrits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.04261v1
• Date: Tue, 7 Mar 2023 22:15:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-09 15:46:00.351681
• Title: Direct pulse-level compilation of arbitrary quantum logic gates on superconducting qutrits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ドット上の任意の量子論理ゲートの直接パルスレベルコンパイル
• Authors: Yujin Cho, Kristin M. Beck, Alessandro R. Castelli, Kyle A. Wendt, Bram Evert, Matthew J. Reagor, Jonathan L DuBois
• Abstract要約: 最適制御ゲートは少なくとも3日間は校正を必要とせず、全ての実装ゲートに対して同じ校正パラメータを使用できることを示す。 我々の研究は、最適制御ゲートの校正オーバーヘッドを十分に小さくすることができ、この技術に基づく効率的な量子回路を実現することができることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 53.14717380677469
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Advanced simulations and calculations on quantum computers require high fidelity implementations of quantum circuits. The universal gateset approach builds complex unitaries from many gates drawn from a small set of calibrated high-fidelity primitive gates, which results in a lower combined fidelity. Compiling a complex unitary for processors with higher-dimensional logical elements, such as qutrits, exacerbates the accumulated error per unitary because a longer gate sequence is needed. Optimal control methods promise time and resource efficient compact gate sequences and, therefore, higher fidelity. These methods generate pulses that can, in principle, directly implement any complex unitary on a quantum device. In this work, we demonstrate that any arbitrary qutrit gate can be realized with high fidelity. We generated and tested pulses for a large set of randomly selected arbitrary unitaries on two separate qutrit compatible processors, LLNL Quantum Device and Integration Testbed (QuDIT) standard QPU and Rigetti Aspen-11, achieving an average fidelity around 99 %. We show that the optimal control gates do not require recalibration for at least three days and the same calibration parameters can be used for all implemented gates. Our work shows that the calibration overheads for optimal control gates can be made small enough to enable efficient quantum circuits based on this technique.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの高度なシミュレーションと計算は、量子回路の高忠実性実装を必要とする。 普遍ゲートセットアプローチは、小さな校正された高忠実な原始ゲートの集合から引き出された多くのゲートから複雑なユニタリを構築する。 クエトリットのような高次元論理要素を持つプロセッサの複雑なユニタリをコンパイルすると、より長いゲートシーケンスを必要とするため、ユニタリ当たりの累積誤差が増大する。 最適制御法は時間と資源効率のよいコンパクトゲート列を約束する。 これらの方法は、原理上、量子デバイス上の任意の複素ユニタリを直接実装できるパルスを生成する。 本研究では,任意のクエットゲートを高忠実度で実現できることを実証する。 2つのqutrit互換プロセッサである llnl quantum device and integration testbed (qudit) standard qpu と rigetti aspen-11 上でランダムに選択された多数の任意のユニタリのパルスを生成しテストし、平均99%の忠実性を得た。 最適制御ゲートは少なくとも3日間は校正を必要とせず、全ての実装ゲートに対して同じ校正パラメータを使用できることを示す。 本研究は,最適制御ゲートのキャリブレーションオーバヘッドを,この手法に基づく効率的な量子回路を実現するために十分に小さくすることができることを示す。

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