論文の概要: Pulse family optimization for parametrized quantum gates using spectral clustering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.00119v1
- Date: Wed, 31 Jul 2024 19:17:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-04 22:25:51.427747
- Title: Pulse family optimization for parametrized quantum gates using spectral clustering
- Title（参考訳）: スペクトルクラスタリングを用いたパラメトリック量子ゲートのパルスファミリー最適化
- Authors: Robert de Keijzer, Jurgen Snijders, André Carvalho, Servaas Kokkelmans,
- Abstract要約: 本研究では,家族内の高忠実で最適化されたパルスをソートするテキストクラスタリング手法を提案する。
複数のパルスファミリが構成されているため、パラメータ空間は、ファミリティに関してどのファミリーが優勢であるかに応じて分割することができる。
この研究は、Rydberg および Cat qubits の普遍ゲート集合に適用することで、我々の連続ゲート族の構成を綿密に実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3824858358548715
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Parametrized gate circuits are used in plentiful applications in the current NISQ era of quantum computing. These parametrized gates are chiefly implemented using analytically found pulse protocols, often yielding suboptimal gate times, and consequently, fidelities. Alternatively, gate optimization algorithms are designed to construct high fidelity pulses for individual, fixed points in continuous parameter space. Gates for intermediate parameters can subsequently be found by some form of interpolation between previously constructed pulses. Nevertheless, it is not guaranteed (as with analytic protocols) that the pulses found by the optimization algorithms belong to the same \textit{family} of solutions and thus show resemblance. Interpolation between two pulses of differing solution families often leads to high infidelities, as the pulse strays away from the minimum in the parameter/fidelity landscape. In this work, we introduce a \textit{spectral clustering} method to sort high-fidelity, optimized pulses in families, and interpolating solely between pulses of the same family. Accordingly, interpolations will always approach maximal fidelity. Furthermore, as more than one pulse family is constructed, the parameter space can be partitioned according to which family prevails fidelity-wise. This work provides a meticulous demonstration of our constitutive continuous gate family construction by applying it to a universal gate set for Rydberg and Cat qubits under noise.
- Abstract（参考訳）: パラメタライズドゲート回路は、量子コンピューティングの現在のNISQ時代の多くの応用に使われている。
これらのパラメタライズドゲートは、主に分析的に発見されたパルスプロトコルを用いて実装され、しばしば最適なゲート時間、その結果、忠実性をもたらす。
あるいは、ゲート最適化アルゴリズムは、連続パラメータ空間における個々の固定点に対する高忠実度パルスを構成するように設計されている。
その後、中間パラメータのゲートは、以前に構築されたパルス間のある種の補間によって見つけることができる。
それでも、最適化アルゴリズムで見つかるパルスが解の同じ \textit{ Family} に属することは(解析的プロトコルのように)保証されていない。
異なる解系列の2つのパルス間の補間は、しばしば、パラメータ/忠実さのランドスケープにおいて、パルスが最小値から遠ざかるため、高い不完全性をもたらす。
本研究では,高忠実度をソートし,家族内パルスを最適化し,家族内のパルスのみを補間する「textit{spectral clustering}」手法を提案する。
したがって、補間は常に最大忠実度に近づく。
さらに、複数のパルスファミリが構築されるにつれて、このパラメータ空間は、ファミリーが忠実度的に優位に立つように分割することができる。
この研究は、Rydberg および Cat qubits の普遍ゲート集合に雑音下で適用することで、構成的連続ゲートファミリーの構成を綿密に実証する。
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