論文の概要: Quantum Shortcut to Adiabaticity for State Preparation in a Finite-Sized Jaynes-Cummings Lattice

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.12485v2
• Date: Mon, 26 Aug 2024 18:03:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-28 19:49:00.151814
• Title: Quantum Shortcut to Adiabaticity for State Preparation in a Finite-Sized Jaynes-Cummings Lattice
• Title（参考訳）: 有限サイズJanes-Cummings格子における状態形成のための量子ショートカット
• Authors: Kang Cai, Prabin Parajuli, Anuvetha Govindarajan, Lin Tian,
• Abstract要約: ノイズの多い量子システムでは、断熱アプローチによる高忠実度状態の準備がジレンマに直面している。 有限サイズのJaynes-Cummings格子に反断熱(CD)駆動を適用して,状態準備のための量子ショートカットを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5688929644662926
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In noisy quantum systems, achieving high-fidelity state preparation using the adiabatic approach faces a dilemma: either extending the evolution time to reduce diabatic transitions or shortening it to mitigate decoherence effects. Here, we present a quantum shortcut to adiabaticity for state preparation in a finite-sized Jaynes-Cummings lattice by applying counter-diabatic (CD) driving along given adiabatic trajectories. Leveraging the symmetry of eigenstates in our system, we convert the CD driving to an implementable Hamiltonian that only involves local qubit-cavity couplings for a two-site lattice with one polariton excitation. Additionally, we derive a partial analytical form of the CD driving for the lattice with two excitations. Our numerical results demonstrate that circuit errors and environmental noise have negligible effects on our scheme under practical parameters. We also show that our scheme can be characterized through the detection of qubit operators. This approach can lead to a promising pathway to high-fidelity state preparation in a significantly reduced timescale when compared to conventional adiabatic methods.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い量子系では、アディバティックアプローチによる高忠実度状態の準備を達成することはジレンマに直面し、進化時間を拡張してダイアバティック遷移を減らすか、デコヒーレンス効果を緩和するために短縮するかのいずれかである。 本稿では, 有限サイズのJanes-Cummings格子において, 与えられた断熱軌道に沿って, 反断熱駆動(CD)を適用して, 状態準備のための量子ショートカットを提案する。 系の固有状態の対称性を活用して、我々はCD駆動を1つの偏光子励起を持つ2つのサイト格子に対して局所的なクビット・キャビティカップリングのみを含む実装可能なハミルトニアンに変換する。 さらに、2つの励起を持つ格子に対するCD駆動の部分解析形式を導出する。 シミュレーションの結果,回路誤差や環境騒音が実測条件下での計画に無視できる影響があることが判明した。 また,提案手法は,量子ビット演算子の検出によって特徴付けられることを示す。 この手法は,従来の断熱法と比較して,時間スケールが大幅に短縮され,高忠実度状態の調製が期待できる経路となる可能性がある。

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