論文の概要: Optimally robust shortcuts to population inversion in cat-state qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.00464v1
• Date: Thu, 1 Aug 2024 11:08:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-04 20:56:07.823738
• Title: Optimally robust shortcuts to population inversion in cat-state qubits
• Title（参考訳）: 猫状態量子ビットにおける集団反転に対する最適ロバストショートカット
• Authors: Shao-Wei Xu, Zhong-Zheng Zhang, Yue-Ying Guo, Ye-Hong Chen, Yan Xia,
• Abstract要約: 立方体量子ビットはバイアスノイズチャネルを持ち、ビットフリップエラーは他の全てのエラーに支配される。 キャット状態量子ビットにおけるほぼ完全な個体数逆転を実現するために, 近近距離法と近距離法を併用した最適ロバストプロトコルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.676650600233442
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Cat-state qubits formed by photonic coherent states are a promising candidate for realizing fault-tolerant quantum computing. Such logic qubits have a biased noise channel that the bit-flip error dominates over all the other errors. In this manuscript, we propose an optimally robust protocol using the control method of shortcuts to adiabaticity to realize a nearly perfect population inversion in a cat-state qubit. We construct a shortcut based on the Lewis-Riesenfeld invariant and examine the stability versus different types of perturbations for the fast and robust population inversion. Numerical simulations demonstrate that the population inversion can be mostly insensitive to systematic errors in our protocol. Even when the parameter imperfection rate for bit-flip control is $20\%$, the final population of the target state can still reach $\geq 99\%$. The optimally robust control provides a feasible method for fault-tolerant and scalable quantum computation.
• Abstract（参考訳）: フォトニックコヒーレント状態によって形成される立方体量子ビットは、フォールトトレラント量子コンピューティングを実現するための有望な候補である。 このような論理キュービットはバイアスノイズチャネルを持ち、ビットフリップエラーは他の全てのエラーに支配される。 そこで本論文では,キャット状態量子ビットにおけるほぼ完全な個体数逆転を実現するために,ショートカットの可逆性に対する制御手法を用いて,最適にロバストなプロトコルを提案する。 ルイス=リースフェルト不変量に基づくショートカットを構築し、高速で頑健な集団逆転に対する異なる種類の摂動に対する安定性について検討する。 数値シミュレーションにより,本プロトコルの系統的誤りに対して,集団逆転はほとんど無感であることが示された。 ビットフリップ制御のパラメータ不完全率が20\%$であっても、ターゲット状態の最終的な人口は$\geq 99\%$に達する。 最適に堅牢な制御は、フォールトトレラントでスケーラブルな量子計算のための実現可能な方法を提供する。

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