論文の概要: Quantum optimal control robust to $1/f^α$ noises using fractional calculus: voltage-controlled exchange in semiconductor spin qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.12922v2
- Date: Wed, 22 May 2024 18:04:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-24 12:47:38.047240
- Title: Quantum optimal control robust to $1/f^α$ noises using fractional calculus: voltage-controlled exchange in semiconductor spin qubits
- Title（参考訳）: 分数計算による1/f^α$雑音に対する量子最適制御:半導体スピン量子ビットにおける電圧制御交換
- Authors: Bohdan Khromets, Jonathan Baugh,
- Abstract要約: 低周波の1/falpha$の電荷雑音は、量子ドットにおける電圧制御されたスピン量子ビットの性能を著しく阻害する。
ここでは、分数計算を用いて、ノイズの多い量子ゲート演算において、最も高い平均忠実度が得られる電圧制御パルスを設計する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Low-frequency $1/f^\alpha$ charge noise significantly hinders the performance of voltage-controlled spin qubits in quantum dots. Here, we utilize fractional calculus to design voltage control pulses yielding the highest average fidelities for noisy quantum gate operations. We focus specifically on the exponential voltage control of the exchange interaction generating two-spin $\mathrm{SWAP}^k$ gates. When stationary charge noise is the dominant source of gate infidelity, we derive that the optimal exchange pulse is long and weak, with the broad shape of the symmetric beta distribution function with parameter $1-\alpha/2$. The common practice of making exchange pulses fast and high-amplitude still remains beneficial in the case of strongly nonstationary noise dynamics, modeled as fractional Brownian motion. The proposed methods are applicable to the characterization and optimization of quantum gate operations in various voltage-controlled qubit architectures.
- Abstract（参考訳）: 低周波1/f^\alpha$チャージノイズは、量子ドットにおける電圧制御されたスピン量子ビットの性能を著しく阻害する。
ここでは、分数計算を用いて、ノイズの多い量子ゲート演算において、最も高い平均忠実度が得られる電圧制御パルスを設計する。
具体的には、2スピン$\mathrm{SWAP}^k$ゲートを生成する交換相互作用の指数電圧制御に着目する。
定常電荷ノイズがゲート不整合の主源である場合、最適な交換パルスは長く弱く、パラメータが1-\alpha/2$の対称ベータ分布関数の広い形状を持つ。
交換パルスを高速かつ高振幅にする方法の一般的な実践は、分数ブラウン運動としてモデル化された強い非定常雑音力学の場合においても有益である。
提案手法は、様々な電圧制御量子ビットアーキテクチャにおける量子ゲート演算の特性と最適化に適用できる。
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