論文の概要: Robust Control of Single-Qubit Gates at the Quantum Speed Limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.05360v1
- Date: Mon, 11 Sep 2023 10:10:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-12 13:09:56.955290
- Title: Robust Control of Single-Qubit Gates at the Quantum Speed Limit
- Title（参考訳）: 量子速度限界における単一量子ゲートのロバスト制御
- Authors: Xi Cao, Jiangyu Cui, Man Hong Yung, Re-Bing Wu
- Abstract要約: 最適なバランスをとるために、基礎となる頑健な時間最適制御問題について検討する。
系のユニタリプロパゲータのテイラー展開に基づいて、拡張有限次元系の最適制御として設計問題を定式化する。
単一量子ビット系の数値シミュレーションにより、得られた時間-最適制御パルスはゲート誤差を効果的に抑制できることを示した。
- 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: Fastness and robustness are both critical in the implementation of
high-fidelity gates for quantum computation, but in practice, a trade-off has
to be made between them. In this paper, we investigate the underlying robust
time-optimal control problem so as to make the best balance. Based on the
Taylor expansion of the system's unitary propagator, we formulate the design
problem as the optimal control of an augmented finite-dimensional system at its
quantum speed limit (QSL), where the robustness is graded by the degree of
series truncation. The gradient-descent algorithm is then introduced to
sequentially seek QSLs corresponding to different orders of robustness.
Numerical simulations for single-qubit systems show that the obtained
time-optimal control pulses can effectively suppress gate errors (to the
prescribed robustness order) caused by qubit frequency and field amplitude
uncertainties. These results provide a practical guide for selecting pulse
lengths in the pulse-level compilation of quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: 高速性と頑健性は、量子計算のための高忠実性ゲートの実装において重要であるが、実際にはそれらの間のトレードオフが必要となる。
本稿では,ロバストな時間最適制御問題を最善のバランスにするために検討する。
系のユニタリ・プロパゲータのテイラー展開に基づいて、その量子速度限界(QSL)における拡張有限次元系の最適制御として設計問題を定式化する。
次に、勾配差アルゴリズムを導入し、異なる強靭性の順序に対応する逐次QSLを求める。
単一キュービット系の数値シミュレーションにより、得られた時間最適制御パルスは、キュービット周波数とフィールドの不確実性に起因するゲート誤差(所定のロバスト性順)を効果的に抑制できることを示した。
これらの結果は、量子回路のパルスレベルコンパイルにおいてパルス長を選択するための実用的なガイドを提供する。
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