論文の概要: Quantum geometric protocols for fast high-fidelity adiabatic state transfer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.03084v1
• Date: Wed, 4 Sep 2024 21:14:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-06 22:55:47.836272
• Title: Quantum geometric protocols for fast high-fidelity adiabatic state transfer
• Title（参考訳）: 高速高忠実度断熱状態伝達のための量子幾何学的プロトコル
• Authors: Christian Ventura Meinersen, Stefano Bosco, Maximilian Rimbach-Russ,
• Abstract要約: 量子計量テンソルに基づく最適制御のためのフレームワークを開発する。 この枠組みは、高密度エネルギースペクトルでさえ、高速で高忠実な断熱パルスを可能にする。 幾何学的プロトコルでは、転送ファイドライトは超高速20nsパルスに対して$F>99%$であることを示す。
• 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: Efficient control schemes that enable fast, high-fidelity operations are essential for any practical quantum computation. However, current optimization protocols are intractable due to stringent requirements imposed by the microscopic systems encoding the qubit, including dense energy level spectra and cross talk, and generally require a trade-off between speed and fidelity of the operation. Here, we address these challenges by developing a general framework for optimal control based on the quantum metric tensor. This framework allows for fast and high-fidelity adiabatic pulses, even for a dense energy spectrum, based solely on the Hamiltonian of the system instead of the full time evolution propagator and independent of the size of the underlying Hilbert space. Furthermore, the framework suppresses diabatic transitions and state-dependent crosstalk effects without the need for additional control fields. As an example, we study the adiabatic charge transfer in a double quantum dot to find optimal control pulses with improved performance. We show that for the geometric protocol, the transfer fidelites are lower bounded $F>99\%$ for ultrafast 20 ns pulses, regardless of the size of the anti-crossing.
• Abstract（参考訳）: 高速かつ高忠実な演算を可能にする効率的な制御スキームは、実用的な量子計算には不可欠である。 しかし、現在の最適化プロトコルは、高密度エネルギーレベルスペクトルやクロストークを含む量子ビットを符号化する顕微鏡システムによって課される厳密な要求のために難航し、通常、動作の速度と忠実さのトレードオフを必要とする。 本稿では、量子計量テンソルに基づく最適制御のための一般的なフレームワークを開発することにより、これらの課題に対処する。 この枠組みは、高密度エネルギースペクトルであっても、フルタイム進化プロパゲータの代わりに系のハミルトニアンのみに基づいて高速で高忠実な断熱パルスを可能にし、基礎となるヒルベルト空間のサイズに依存しない。 さらに、このフレームワークは、追加の制御フィールドを必要とせずに、ダイアバティック遷移と状態依存のクロストーク効果を抑制する。 一例として、二重量子ドットにおける断熱電荷移動について検討し、性能を向上した最適制御パルスを求める。 幾何学的プロトコルでは,超高速な20nsパルスに対して,転送ファイドライトはF>99\%$以下であることが示される。

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