論文の概要: Modelling non-Markovian noise in driven superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.13021v1
• Date: Thu, 22 Jun 2023 16:30:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-23 13:48:36.272233
• Title: Modelling non-Markovian noise in driven superconducting qubits
• Title（参考訳）: 駆動超電導量子ビットにおける非マルコフ雑音のモデル化
• Authors: Abhishek Agarwal, Lachlan P. Lindoy, Deep Lall, Francois Jamet, Ivan Rungger
• Abstract要約: 非マルコフノイズは超伝導量子ビットにおける重要な誤差の源となる。 我々は,非マルコフ雑音がアイドルおよび駆動量子ビットに与える影響をキャラクタリゼーションし,モデル化するゲート列を開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7648976108201815
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-Markovian noise can be a significant source of errors in superconducting qubits. We develop gate sequences utilising mirrored pseudoidentities that allow us to characterise and model the effects of non-Markovian noise on both idle and driven qubits. We compare three approaches to modelling the observed noise: (i) a Markovian noise model, (ii) a model including interactions with a two-level system (TLS), (iii) a model utilising the post Markovian master equation (PMME), which we show to be equivalent to the qubit-TLS model in certain regimes. When running our noise characterisation circuits on a superconducting qubit device we find that purely Markovian noise models cannot reproduce the experimental data. Our model based on a qubit-TLS interaction, on the other hand, is able to closely capture the observed experimental behaviour for both idle and driven qubits. We investigate the stability of the noise properties of the hardware over time, and find that the parameter governing the qubit-TLS interaction strength fluctuates significantly even over short time-scales of a few minutes. Finally, we evaluate the changes in the noise parameters when increasing the qubit drive pulse amplitude. We find that although the hardware noise parameters fluctuate significantly over different days, their drive pulse induced relative variation is rather well defined within computed uncertainties: both the phase error and the qubit-TLS interaction strength change significantly with the pulse strength, with the phase error changing quadratically with the amplitude of the applied pulse. Since our noise model can closely describe the behaviour of idle and driven qubits, it is ideally suited to be used in the development of quantum error mitigation and correction methods.
• Abstract（参考訳）: 非マルコフノイズは超伝導量子ビットにおける重大な誤差の原因となる。 非マルコフ雑音がアイドルと駆動量子ビットの両方に与える影響を特徴付け、モデル化できるミラー付き擬似同一性を利用したゲートシーケンスを開発した。 観測音をモデル化するための3つのアプローチを比較する。 (i)マルコフ雑音モデル (ii)二段階システム(tls)との相互作用を含むモデル (iii) ポストマルコフマスター方程式(PMME)を利用したモデルで、ある条件下でのqubit-TLSモデルと等価であることを示す。 超伝導量子ビットデバイス上でノイズ特性回路を実行すると、純粋なマルコフノイズモデルは実験データを再現できないことが分かる。 一方, 量子ビット-TLS相互作用に基づくモデルでは, アイドルおよび駆動量子ビットの両方で観測された実験挙動を綿密に捉えることができる。 ハードウェアのノイズ特性の経時的安定性について検討し、キュービット-tls相互作用強度を規定するパラメータが短時間の時間スケールでも著しく変動することを確認した。 最後に、クビット駆動パルス振幅を増大させる際のノイズパラメータの変化を評価する。 ハードウェアノイズパラメータは、異なる日で大きく変動するが、その駆動パルス誘起相対変動は、位相誤差とqubit-TLS相互作用強度の両方がパルス強度と大きく変化し、位相誤差は印加パルスの振幅と2次的に変化するという、計算された不確実性の中でかなりよく定義される。 ノイズモデルはアイドルと駆動量子ビットの挙動を詳細に記述することができるので、量子誤差緩和法や補正法の開発に利用するのが理想的である。

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