論文の概要: Qubit dynamics driven by smooth pulses of finite duration

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.12236v1
• Date: Thu, 18 Apr 2024 14:51:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-19 19:02:00.819122
• Title: Qubit dynamics driven by smooth pulses of finite duration
• Title（参考訳）: 有限周期の滑らかなパルスによって駆動される量子力学
• Authors: Ivo S. Mihov, Nikolay V. Vitanov,
• Abstract要約: パルス形状は 時間内に直線的に始まり 終了する。 十分に定義された有限持続時間を持つ形状は、無限持続のパルスを切断する際に生じる刺激効果に悩まされない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a study of the dynamics of a qubit driven by a pulsed field of finite duration. The pulse shape starts and ends linearly in time. The most typical example of such a shape is the sine function between two of its nodes, but several other pulse shapes are also studied. All of them present smooth alternatives to the commonly used rectangular pulse shape, resulting in much weaker power broadening, much faster vanishing wings in the excitation line profile and hence much reduced sidebands. In the same time, such shapes with a well-defined finite duration do not suffer from the spurious effects arising when truncating a pulse of infinite duration, e.g. Gaussian. We derive two approximate analytic solutions which describe the ensuing quantum dynamics. Both approximations assume that the field changes linearly at the beginning and the end of the driving pulse, and adiabatically in between. The first approximation matches the linear and adiabatic parts at an appropriate instant of time and is expressed in terms of Weber's parabolic cylinder functions. The second, much simpler, approximation uses the asymptotics of the Weber function in order to replace it by simpler functions, and some additional transformations. Both approximations prove highly accurate when compared to experimental data obtained with two of the IBM Quantum processors. Both the greatly reduced power broadening and the greatly suppressed sidebands are observed for all pulse shapes, in a nearly complete agreement between theory and experiment.
• Abstract（参考訳）: 有限時間パルス場によって駆動される量子ビットのダイナミクスについて検討する。 パルス形状は、時間内に線形に始まり、終了する。 そのような形状の最も典型的な例は2つのノード間の正弦関数であるが、他のいくつかのパルス形状も研究されている。 これらはすべて、一般的に使用される長方形パルス形状のスムーズな代替手段を示し、その結果、より弱いパワー拡張、励起線プロファイルにおける翼の消滅、そして結果としてサイドバンドの短縮を実現した。 同時に、十分に定義された有限持続時間を持つそのような形状は、無限持続のパルスである e g Gaussian を切断する際に生じる急激な効果に苦しむことはない。 続く量子力学を記述する2つの近似解析解を導出する。 どちらの近似も、磁場は駆動パルスの開始と終了で直線的に変化し、その間に断熱的に変化すると仮定する。 最初の近似は線形および断熱的な部分と適切なタイミングで一致し、ウェーバーの放物型シリンダー関数で表される。 第二に、より単純な近似は、Weber関数の漸近を利用して、より単純な関数といくつかの追加変換に置き換える。 どちらの近似も、IBM Quantumプロセッサの2つの実験データと比較すると非常に正確である。 全てのパルス形状について、理論と実験のほぼ完全な一致で、大幅に低減されたパワー拡大と、大幅に抑制されたサイドバンドが観察される。

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