論文の概要: Crosstalk-Robust Quantum Control in Multimode Bosonic Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.00275v2
- Date: Fri, 25 Oct 2024 17:07:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-28 13:34:23.515799
- Title: Crosstalk-Robust Quantum Control in Multimode Bosonic Systems
- Title（参考訳）: 多モードボゾン系におけるクロストーク・ロバスト量子制御
- Authors: Xinyuan You, Yunwei Lu, Taeyoon Kim, Doga Murat Kurkcuoglu, Shaojiang Zhu, David van Zanten, Tanay Roy, Yao Lu, Srivatsan Chakram, Anna Grassellino, Alexander Romanenko, Jens Koch, Silvia Zorzetti,
- Abstract要約: 高コヒーレンス超伝導キャビティは、量子情報処理のためのハードウェア効率の良いプラットフォームを提供する。
ボゾンモードの普遍的な操作を実現するために、それらをトランスモンアンシラに結合することにより、所望の非線形性を実現する。
我々は、周波数シフトに頑健なアシラパルスを設計するために、量子最適制御を用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.03303487556571
- License:
- Abstract: High-coherence superconducting cavities offer a hardware-efficient platform for quantum information processing. To achieve universal operations of these bosonic modes, the requisite nonlinearity is realized by coupling them to a transmon ancilla. However, this configuration is susceptible to crosstalk errors in the dispersive regime, where the ancilla frequency is Stark-shifted by the state of each coupled bosonic mode. This leads to a frequency mismatch of the ancilla drive, lowering the gate fidelities. To mitigate such coherent errors, we employ quantum optimal control to engineer ancilla pulses that are robust to the frequency shifts. These optimized pulses are subsequently integrated into a recently developed echoed conditional displacement (ECD) protocol for executing single- and two-mode operations. Through numerical simulations, we examine two representative scenarios: the preparation of single-mode Fock states in the presence of spectator modes and the generation of two-mode entangled Bell-cat states. Our approach markedly suppresses crosstalk errors, outperforming conventional ancilla control methods by orders of magnitude. These results provide guidance for experimentally achieving high-fidelity multimode operations and pave the way for developing high-performance bosonic quantum information processors.
- Abstract（参考訳）: 高コヒーレンス超伝導キャビティは、量子情報処理のためのハードウェア効率の良いプラットフォームを提供する。
これらのボゾンモードの普遍的な操作を実現するために、これらをトランスモンアンシラに結合することで所望の非線形性を実現する。
しかし、この構成は、各結合ボソニックモードの状態によって、アンシラ周波数がスタークシフトされる分散状態におけるクロストーク誤差の影響を受けやすい。
これにより、アンシラドライブの周波数ミスマッチが発生し、ゲートの忠実度が低下する。
このようなコヒーレントな誤差を軽減するために、周波数シフトに頑健なアンシラパルスを設計するために量子最適制御を用いる。
これらの最適化パルスは、その後、単一モードと2モードの操作を実行するために最近開発されたエコー条件変位(ECD)プロトコルに統合される。
数値シミュレーションにより,1モードのフォック状態の生成と2モードの絡み合ったベルキャット状態の生成の2つのシナリオについて検討した。
提案手法はクロストークの誤りを顕著に抑制し,従来のアンシラ制御法を桁違いに向上させる。
これらの結果は、高忠実度マルチモード演算を実験的に達成し、高性能なボソニック量子情報プロセッサを開発するための道を開くためのガイダンスを提供する。
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