論文の概要: Accelerated Super-robust Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.01619v1
- Date: Tue, 4 Apr 2023 08:19:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-05 14:34:31.393677
- Title: Accelerated Super-robust Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates
- Title（参考訳）: 超ロバスト非断熱ホロノミック量子ゲート
- Authors: P. Shen, Y. Liang, T. Chen, and Z.-Y. Xue
- Abstract要約: 従来の NHQC スキームでは、計算部分空間の状態は常に非計算部分空間に漏れている。
ゲート時間が回転角に依存する3次元ハミルトニアンを介して任意の1量子ゲートを実装する。
シミュレーションの結果,提案手法のデコヒーレンス性能は従来の方式に比べて大幅に改善されていることがわかった。
- 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 nonadiabatic holonomic quantum computation (NHQC) based on the
$\Lambda$-type three-level system has wide applicability in experiments because
of its popular energy level structure and inherent robustness of geometric
phase. However, in the traditional NHQC scheme, the state of the calculation
subspace has always leaked to the non-computation subspace, resulting in less
robustness than anticipated. To address this problem, by imposing the
super-robust condition, a super-robust nonadiabatic holonomic quantum
computation (SR-NHQC) scheme was proposed with an experimental demonstration of
its effectiveness. While SR-NHQC has better robust performance, its excessively
long gate time leads to poor decoherence, making it quite unfavorable in
practical applications. Here, we propose another scheme to implement SR-NHQC,
solving the problem of the gate time being too long in the previous scheme. We
implement arbitrary single-qubit gates via a three-segment Hamiltonian, where
the gate time depends on the rotation angle, and the smaller the rotation
angle, the shorter the gate time. Our numerical simulations show that the
decoherence performance of our scheme is greatly improved compared to previous
schemes, and the robustness of our scheme is also better, particularly for
small-angle rotation gates. Moreover, we provide a detailed physical
realization theoretical scheme based on superconducting circuits. Therefore,
our protocol provides a more promising alternative for future fault-tolerant
quantum computation.
- Abstract（参考訳）: ロンバダ型3レベルシステムに基づく非線形ホロノミック量子計算(NHQC)は、その一般的なエネルギー準位構造と幾何学的位相の固有ロバスト性のために、実験に広く適用可能である。
しかし、従来の NHQC スキームでは、計算部分空間の状態は常に非計算部分空間に漏れており、予想されるよりも堅牢性が低い。
この問題に対処するため,超ロバストな非線形ホロノミック量子計算 (SR-NHQC) 法を提案し,その有効性を実験的に実証した。
SR-NHQCはより堅牢な性能を持つが、過度に長いゲートタイムはデコヒーレンスを損なうため、実用上は非常に好ましくない。
本稿では,SR-NHQCの実装方法として,ゲート時間が長すぎるという問題を解決する手法を提案する。
3分割ハミルトニアンを用いて任意の1量子ゲートを実装し、ゲート時間が回転角に依存すると、回転角が小さくなるほど、ゲート時間が短くなる。
数値シミュレーションにより,提案方式のデコヒーレンス性能は従来の方式に比べて大幅に向上し,特に小角回転ゲートにおいて,本方式のロバスト性も向上していることが示された。
さらに, 超伝導回路に基づく物理実現理論を詳細に述べる。
したがって,本プロトコルは将来的なフォールトトレラント量子計算の代替として有望である。
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