論文の概要: Designing Fast Quantum Gates with Tunable Couplers: A Reinforcement Learning Approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.16358v1
• Date: Tue, 26 Dec 2023 23:52:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-29 19:51:01.417623
• Title: Designing Fast Quantum Gates with Tunable Couplers: A Reinforcement Learning Approach
• Title（参考訳）: 可変カプラを用いた高速量子ゲートの設計:強化学習アプローチ
• Authors: Bijita Sarma, Michael J. Hartmann
• Abstract要約: 本稿では,超伝導量子ビットにおける高速な2量子ゲート生成のための強化学習の有用性について述べる。 本稿では,RLコントローラが一方向のゲートパルス列を自律的に検出する上で,極めて有効であることを示す。 このようなゲートパルスシーケンスは、計算部分空間の内外へのリークダイナミックスを制御することで、漏洩空間を巧みに活用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fast quantum gates are crucial not only for the contemporary era of noisy intermediate-scale quantum devices but also for the prospective development of practical fault-tolerant quantum computing systems. Leakage errors, which arise from data qubits jumping beyond the confines of the computational subspace, are the main challenges in realizing non-adiabatically driven, fast gates. In this letter, we propose and illustrate the usefulness of reinforcement learning (RL) to generate fast two-qubit gates in practical multi-level superconducting qubits. In particular, we show that the RL controller offers great effectiveness in finding piecewise constant gate pulse sequences autonomously that act on two transmon data qubits coupled by a tunable coupler to generate a controlled-Z (CZ) gate with 11 ns gate time and an error rate of $\sim 4\times 10^{-3}$, making it about five times faster than state-of-the-art implementations. Such gate pulse sequences exploit the leakage space judiciously by controlling the leakage dynamics into and out of the computational subspace at appropriate times during the gate application, making it extremely fast.
• Abstract（参考訳）: 高速量子ゲートは、ノイズの多い中間スケール量子デバイスの時代だけでなく、実用的なフォールトトレラント量子コンピューティングシステムの開発にも不可欠である。 リークエラーは、計算部分空間の区切りを超えたデータキュービットから生じるもので、非断熱的に駆動される高速ゲートを実現する上で大きな課題である。 本稿では, 実用マルチレベル超伝導量子ビットにおける高速2量子ゲート生成における強化学習(RL)の有用性について述べる。 特に、rlコントローラは11nsのゲート時間と$\sim 4\times 10^{-3}$の制御z(cz)ゲートを生成するために、可変カプラによって結合された2つのトランスモンデータキュービットに自律的に作用する分断定ゲートパルスシーケンスを見つけるのに非常に有効であり、最先端の実装よりも約5倍高速であることを示す。 このようなゲートパルスシーケンスは、ゲート適用時に適切なタイミングで計算サブスペース内外へのリークダイナミクスを制御し、極めて高速にリーク空間を利用する。

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