論文の概要: State-independent geometric quantum gates via nonadiabatic and noncyclic evolution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.01323v3
• Date: Tue, 20 Feb 2024 05:06:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-21 21:06:45.758406
• Title: State-independent geometric quantum gates via nonadiabatic and noncyclic evolution
• Title（参考訳）: 非断熱的および非循環的進化による状態独立な幾何学的量子ゲート
• Authors: Yue Chen, Li-Na Ji, Zheng-Yuan Xue and Yan Liang
• Abstract要約: 滑らかな進化経路から純非断熱位相および非環状幾何位相を持つ普遍量子ゲートのスキームを提案する。 実装された幾何ゲートは、動的ゲートよりも強い強靭性を示し、循環経路を持つ幾何スキームを示す。 これらの高自明な量子ゲートは、大規模フォールトトレラント量子計算において有望である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.356589142632922
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Geometric phases are robust to local noises and the nonadiabatic ones can reduce the evolution time, thus nonadiabatic geometric gates have strong robustness and can approach high fidelity. However, the advantage of geometric phase has not being fully explored in previous investigations. Here, we propose a scheme for universal quantum gates with pure nonadiabatic and noncyclic geometric phases from smooth evolution paths. In our scheme, only geometric phase can be accumulated in a fast way, and thus it not only fully utilizes the local noise resistant property of geometric phase but also reduces the difficulty in experimental realization. Numerical results show that the implemented geometric gates have stronger robustness than dynamical gates and the geometric scheme with cyclic path. Furthermore, we propose to construct universal quantum gate on superconducting circuits, with the fidelities of single-qubit gate and nontrivial two-qubit gate can achieve $99.97\%$ and $99.87\%$, respectively. Therefore, these high-fidelity quantum gates are promising for large-scale fault-tolerant quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 幾何学的位相は局所雑音に対して頑健であり、非断熱的位相は進化時間を短縮できるため、非断熱的幾何学的ゲートは強い堅牢性を持ち、高い忠実性に近づくことができる。 しかし、幾何位相の利点は以前の研究で完全には研究されていない。 本稿では,滑らかな進化経路から純非断熱および非循環幾何位相を持つ普遍量子ゲートのスキームを提案する。 提案手法では, 幾何学的位相のみを高速に蓄積できるため, 局所的雑音抵抗特性を十分に活用するだけでなく, 実験的実現の困難さを低減できる。 数値計算の結果, 幾何学的ゲートは動的ゲートよりも強固であり, 環状経路を持つ幾何学的スキームは強固であることがわかった。 さらに、単一量子ビットゲートと非自明な2量子ビットゲートがそれぞれ99.97\%$と99.87\%$となるように、超伝導回路上に普遍量子ゲートを構築することを提案する。 したがって、これらの高忠実性量子ゲートは大規模なフォールトトレラント量子計算に有望である。

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