論文の概要: Memory-optimised Cubic Splines for High-fidelity Quantum Operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.08283v1
• Date: Thu, 15 Aug 2024 17:33:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-16 13:05:43.347554
• Title: Memory-optimised Cubic Splines for High-fidelity Quantum Operations
• Title（参考訳）: 高忠実度量子演算のためのメモリ最適化立方体スプライン
• Authors: Jan Ole Ernst, Jan Snoeijs, Mitchell Peaks, Jochen Wolf,
• Abstract要約: 高周波パルスは量子ビットの制御や量子コンピュータでの演算の実行に広く使われている。 時間依存振幅、位相、周波数などの鍵パルスパラメータを調整できることは、最大ゲートの忠実度と誤差を達成するために不可欠である。 システム規模が大きくなるにつれて、制御電子処理のかなりの部分が量子ビットに近づく。 これにより、制御エレクトロニクスのメモリで利用可能な空間を制限し、高サンプリングレートで時間分解パルスパラメータをロードする。
• 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: Radio-frequency pulses are widespread for the control of quantum bits and the execution of operations in quantum computers. The ability to tune key pulse parameters such as time-dependent amplitude, phase, and frequency is essential to achieve maximal gate fidelity and mitigate errors. As systems scale, a larger fraction of the control electronic processing will move closer to the qubits, to enhance integration and minimise latency in operations requiring fast feedback. This will constrain the space available in the memory of the control electronics to load time-resolved pulse parameters at high sampling rates. Cubic spline interpolation is a powerful and widespread technique that divides the pulse into segments of cubic polynomials. We show an optimised implementation of this strategy, using a two-stage curve fitting process and additional symmetry operations to load a high-sampling pulse output on an FPGA. This results in a favourable accuracy versus memory footprint trade-off. By simulating single-qubit population transfer and atom transport on a neutral atom device, we show that we can achieve high fidelities with low memory requirements. This is instrumental for scaling up the number of qubits and gate operations in environments where memory is a limited resource.
• Abstract（参考訳）: 高周波パルスは量子ビットの制御や量子コンピュータでの演算の実行に広く使われている。 時間依存振幅、位相、周波数などの鍵パルスパラメータを調整できる能力は、最大ゲートの忠実度を達成し、誤差を軽減するために不可欠である。 システム規模が大きくなるにつれて、制御電子処理の大部分がキュービットに近づくようになり、高速なフィードバックを必要とする操作の統合とレイテンシの最小化が図られる。 これにより、制御エレクトロニクスのメモリで利用可能な空間を制限し、高サンプリングレートで時間分解パルスパラメータをロードする。 立方体スプライン補間は、パルスを立方体多項式のセグメントに分割する強力で広範な技術である。 FPGAに高サンプリングパルス出力をロードするために、2段階の曲線フィッティングプロセスと追加の対称性演算を用いて、この戦略を最適化した実装を示す。 これにより、メモリフットプリントのトレードオフに対して良好な精度が得られる。 中性原子デバイス上での単一量子ビット集団移動と原子輸送をシミュレートすることにより、低メモリ要求で高忠実性を実現することができることを示す。 これは、メモリが限られたリソースである環境で、キュービットとゲート操作の数を増やすのに役立ちます。

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