論文の概要: Nonadiabatic Geometric Quantum Gates with on-Demand Trajectories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.11147v2
- Date: Fri, 21 Jun 2024 01:49:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-24 19:58:24.500098
- Title: Nonadiabatic Geometric Quantum Gates with on-Demand Trajectories
- Title（参考訳）: オン・デマンド軌道を持つ非断熱幾何学的量子ゲート
- Authors: Yan Liang, Zheng-Yuan Xue,
- Abstract要約: オンデマンドトラジェクトリを用いた幾何学的量子ゲート構築のための汎用プロトコルを提案する。
提案手法は,スムーズパルスを用いたターゲットハミルトニアンのリバースエンジニアリングを採用する。
特定の幾何学的ゲートは様々な異なる軌跡によって誘導できるため、ゲート性能をさらに最適化することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5539863252714636
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: High-fidelity quantum gates are an essential prerequisite for large-scale quantum computation. When manipulating practical quantum systems, environmentally and operationally induced errors are inevitable, and thus, in addition to being fast, it is preferable that operations should be intrinsically robust against different errors. Here, we propose a general protocol for constructing geometric quantum gates with on-demand trajectories by modulating the applied pulse shapes that define the system's evolution trajectory. Our scheme adopts reverse engineering of the target Hamiltonian using smooth pulses, which also eliminates the difficulty of calculating geometric phases for an arbitrary trajectory. Furthermore, because a particular geometric gate can be induced by various different trajectories, we can further optimize the gate performance under different scenarios; the results of numerical simulations indicate that this optimization can greatly enhance the quality of the gate. In addition, we present an implementation of our proposal using superconducting circuits, showcasing substantial enhancements in gate performance compared with conventional schemes. Our protocol thus presents a promising approach for high-fidelity and strong-robust geometric quantum gates for large-scale quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 高忠実度量子ゲートは、大規模量子計算に必須の前提条件である。
実用的な量子システムを操作する場合、環境および運用上のエラーは避けられないため、高速であることに加えて、異なるエラーに対して本質的に堅牢であることが好ましい。
本稿では, システムの進化軌道を規定するパルス形状を変調することにより, オンデマンドトラジェクトリを用いた幾何学的量子ゲートを構築するための一般的なプロトコルを提案する。
提案手法では,スムーズパルスを用いた対象ハミルトニアンのリバースエンジニアリングを採用し,任意の軌道の幾何位相を計算することの難しさを解消する。
さらに,特定の幾何学的ゲートを様々な軌跡によって誘導できるため,異なるシナリオ下でのゲート性能をさらに最適化することが可能であり,数値シミュレーションの結果,この最適化によりゲートの品質が大幅に向上することが示された。
また,超伝導回路を用いた提案手法の実装を行い,従来の方式に比べてゲート性能が大幅に向上したことを示す。
そこで本プロトコルは,大規模量子計算のための高忠実かつ強ロバストな幾何量子ゲートに対して,有望なアプローチを示す。
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