論文の概要: Quantum information processing with superconducting circuits: realizing
and characterizing quantum gates and algorithms in open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.07302v1
- Date: Sun, 14 Jan 2024 14:31:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-17 18:58:13.882471
- Title: Quantum information processing with superconducting circuits: realizing
and characterizing quantum gates and algorithms in open quantum systems
- Title（参考訳）: 超伝導回路を用いた量子情報処理-オープン量子系における量子ゲートとアルゴリズムの実現と特徴化
- Authors: Hamid Sakhouf
- Abstract要約: この論文は超伝導デバイスを用いた量子情報処理に焦点を当てている。
量子ゲートとアルゴリズムの実現には、ワンステップアプローチを用いる。
我々は,2と3の量子ビットに対して,$X$回転とエンタングリングゲートを実現するためのより高速で効率的なスキームを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: This thesis focuses on quantum information processing using the
superconducting device, especially, on realizing quantum gates and algorithms
in open quantum systems. Such a device is constructed by transmon-type
superconducting qubits coupled to a superconducting resonator. For the
realization of quantum gates and algorithms, a one-step approach is used. We
suggest faster and more efficient schemes for realizing $X$-rotation and
entangling gates for two and three qubits. During these operations, the
resonator photon number is canceled owing to the strong microwave field added.
They do not require the resonator to be initially prepared in the vacuum state
and the scheme is insensitive to resonator decay. Furthermore, the robustness
of these operations is demonstrated by including the effect of the decoherence
of transmon systems and the resonator decay in a master equation, and as a
result, high fidelity will be achieved in quantum simulation. In addition,
using the implemented x-rotation gates as well as the phase gates, we present
an alternative way for implementing Grover's algorithm for two and three
qubits, which does not require a series of single gates. As well, we also
demonstrate by a numerical simulation the use of quantum process tomography to
fully characterize the performance of a single-shot entangling gate for two and
three qubits and obtain process fidelities greater than 0.93. These gates are
used to create Bell and Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) entangled states.
- Abstract（参考訳）: この論文は超伝導デバイスを用いた量子情報処理、特にオープン量子システムにおける量子ゲートとアルゴリズムの実現に焦点を当てている。
このような装置は、超伝導共振器に結合したトランスモン型超伝導量子ビットによって構成される。
量子ゲートとアルゴリズムの実現には、一段階のアプローチが用いられる。
x$回転と2および3キュービットのゲート絡み込みを実現するための高速で効率的なスキームを提案する。
これらの動作中、強いマイクロ波フィールドの追加により共振器光子番号がキャンセルされる。
当初は真空状態での共振器の調製は必要とせず、共振器の減衰には敏感である。
さらに、これらの操作のロバスト性は、マスター方程式におけるトランスモン系のデコヒーレンスと共振器崩壊の影響を含めることで示され、その結果、量子シミュレーションにおいて高い忠実性が得られる。
さらに,実装したx-回転ゲートと位相ゲートを用いて,Groverのアルゴリズムを2と3の量子ビットに対して実装する方法を提案する。
また、量子プロセストモグラフィーを用いて、2および3キュービットのシングルショットエンタングゲートの性能をフルに評価し、0.93以上のプロセス忠実度が得られることを数値シミュレーションで示す。
これらのゲートは、ベルとグリーンベルガー=ホルン=ザイリンガー(GHZ)の絡み合った状態を作り出すために使用される。
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