論文の概要: Accelerated super-robust nonadiabatic holonomic quantum gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.01619v3
• Date: Sun, 1 Oct 2023 04:16:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-03 19:49:21.148492
• 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: Pu Shen, Yan Liang, Tao Chen, and Zheng-Yuan Xue
• Abstract要約: 従来のスキームでは、計算部分空間の状態は常に非計算部分空間に漏れていた。 より長いゲート時間の厳密な制限を伴わない問題に対する解法を提案する。 本手法のデコヒーレンスによるゲート誤差が大幅に低減されていることを示す数値シミュレーションを行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.5867495327952845
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The nonadiabatic holonomic quantum computation based on three-level systems has wide applicability experimentally due to its simpler energy level structure requirement and inherent robustness from the geometric phase. However, in previous conventional schemes, the states of the calculation subspace have always leaked to the noncomputation subspace, resulting in less robustness than anticipated. Recent efforts to address this problem are at the cost of excessively long gate time, which will lead to more decoherence-induced errors. Here, we propose a solution to the problem without the severe limitation of the much longer gate time. Specifically, we implement arbitrary holonomic 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 will be. Compared with the previous solutions, our numerical simulations indicate that the decoherence-induced gate errors of our scheme are greatly decreased and the robustness of our scheme is also better, particularly for small-angle rotation gates. Moreover, we provide a detailed physical realization of our proposal on a two-dimensional superconducting quantum circuit. Therefore, our protocol provides a promising alternative for future fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 3レベルシステムに基づく非断熱的ホロノミック量子計算は、より単純なエネルギーレベル構造と幾何学的位相からの固有のロバスト性のために実験的に広い適用性を有する。 しかし、従来のスキームでは、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、予想よりも堅牢性が低い。 この問題に対処する最近の取り組みは、過度に長いゲートタイムのコストがかかるため、よりデコヒーレンスによって引き起こされるエラーにつながる。 本稿では,より長いゲートタイムの制限を伴わずにこの問題の解決法を提案する。 具体的には, 3次元ハミルトニアンを用いて任意のホロノミックゲートを実装し, ゲートタイムが回転角に依存し, 回転角が小さくなれば, ゲートタイムが短くなる。 従来の手法と比較すると,提案手法のデコヒーレンスによるゲート誤差が大幅に減少し,特に小角回転ゲートのロバスト性も向上していることが示唆された。 さらに, 2次元超伝導量子回路に関する提案の詳細な物理実現について述べる。 したがって,本プロトコルは将来の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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