論文の概要: Dynamically Optimized Super-Robust Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates Based on Superconducting Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.15665v2
• Date: Tue, 16 Sep 2025 03:17:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-17 17:50:52.551612
• Title: Dynamically Optimized Super-Robust Nonadiabatic Holonomic Quantum Gates Based on Superconducting Circuits
• Title（参考訳）: 超伝導回路に基づく動的に最適化された超ローバスト非線形ホロノミック量子ゲート
• Authors: Hai Xu, Wanchun Li, Tao Chen, Kejin Wei, Chengxian Zhang,
• Abstract要約: 我々は,超音速ホロノミック量子ゲートを構成するために動的に最適化されたNHQC方式を提案する。 我々の研究は、スケーラブルでフォールトトレラントなホロノミック量子計算の実現に向けた有望な経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.737834047723585
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nonadiabatic holonomic quantum computation (NHQC) leverages non-Abelian geometric phases within a nonadiabatic framework to achieve fast and robust quantum gate operations. However, the practical implementation of NHQC is challenged by the imperfect control inherent in experimental environments. Ensuring deep suppression of control error is critical. In this work, we propose a dynamically optimized NHQC scheme to construct universal super-robust holonomic quantum gates. The proposed scheme is implemented by strategically designing a set of dynamically correcting pulses to achieve cyclic evolution, while ensuring that unwanted and disruptive dynamical phase elements, including previously neglected cross-coupling terms, are not accumulated. This constructed super-robust NHQC scheme efficiently safeguards the cyclic evolution process and makes the holonomic gate immune to control error by effectively correcting the error up to the fourth order. Furthermore, when integrated with decoherence-free subspace (DFS) encoding in superconducting quantum circuits, our scheme can achieve high-fidelity holonomic gates, and demonstrate robust resilience against both control errors and collective dephasing errors. Consequently, our work offers a promising pathway toward the realization of scalable and fault-tolerant holonomic quantum computation.
• Abstract（参考訳）: 非断熱的ホロノミック量子計算(NHQC)は、非断熱的フレームワーク内の非アベル幾何学的位相を利用して、高速で堅牢な量子ゲート演算を実現する。 しかし,NHQCの実践的実装は,実験環境に固有の不完全な制御に挑戦されている。 制御エラーを深く抑制することが重要である。 本研究では,超音速ホロノミック量子ゲートを構成するために動的に最適化されたNHQC方式を提案する。 提案手法は, 循環的進化を実現するために, 動的補正パルスの集合を戦略的に設計し, 従来無視されていたクロスカップリング項を含む不必要かつ破壊的な動的位相要素が蓄積されないことを保証する。 この構築された超ローバストなNHQCスキームは、循環進化過程を効果的に保護し、ホロノミックゲートを4階までの誤差を効果的に補正して制御誤差に免疫させる。 さらに、超伝導量子回路にデコヒーレンスフリー部分空間(DFS)を符号化すると、高忠実度ホロノミックゲートを達成でき、制御誤差と集合的デフォーカスエラーの両方に対して堅牢なレジリエンスを示すことができる。 その結果、我々の研究はスケーラブルでフォールトトレラントなホロノミック量子計算の実現に向けた有望な経路を提供する。

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