論文の概要: Quantum non-Markovian noise in randomized benchmarking of spin-boson models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.14702v1
• Date: Thu, 20 Feb 2025 16:25:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-21 14:27:06.838748
• Title: Quantum non-Markovian noise in randomized benchmarking of spin-boson models
• Title（参考訳）: スピンボソンモデルのランダム化ベンチマークにおける量子非マルコフノイズ
• Authors: Srilekha Gandhari, Michael J. Gullans,
• Abstract要約: 量子非マルコフ浴が量子ビットランダム化ベンチマーク実験に及ぼす影響について検討する。 相互作用における非マルコビアン性を与えると、ランダム化されたベンチマークの崩壊曲線に明らかな違いが生じる。 これらの結果は、量子デバイスのキャラクタリゼーションとベンチマークに量子非マルコフノイズを組み込むことの取り組みを知らせるものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: In non-Markovian systems, the current state of the system depends on the full or partial history of its past evolution. Owing to these time correlations, non-Markovian noise violates common assumptions in gate characterization protocols such as randomized benchmarking and gate-set tomography. Here, we perform a case study of the effects of a quantum non-Markovian bath on qubit randomized benchmarking experiments. We consider a model consisting of qubits coupled to a multimode Bosonic bath. We apply unitary operations on the qubits, interspersed with brief interaction with the environment governed by a Hamiltonian. Allowing for non-Markovianity in the interactions leads to clear differences in the randomized benchmarking decay curves in this model, which we analyze in detail. The Markovian model's decay is exponential as expected whereas the model with non-Markovian interactions displays a much slower, almost polynomial, decay. We develop efficient numerical methods for this problem that we use to support our theoretical results. These results inform efforts on incorporating quantum non-Markovian noise in the characterization and benchmarking of quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 非マルコフ系では、系の現在の状態はその過去の進化の完全なまたは部分的な歴史に依存する。 これらの時間相関により、非マルコフノイズはランダム化ベンチマークやゲートセットトモグラフィといったゲート特性プロトコルの一般的な仮定に反する。 ここでは、量子非マルコフ浴が量子ビットランダム化ベンチマーク実験に与える影響のケーススタディを行う。 マルチモードボソニック浴に結合した量子ビットからなるモデルを考える。 量子ビット上でのユニタリ演算を適用し、ハミルトニアンが支配する環境と短時間の相互作用を交互に行う。 相互作用における非マルコビアン性を与えると、このモデルにおけるランダム化ベンチマークの崩壊曲線の明らかな相違が生じ、より詳細に解析する。 マルコフ模型の崩壊は予想通り指数関数的であるが、非マルコフ相互作用を持つモデルははるかに遅く、ほとんど多項式的、崩壊を示す。 理論的結果を支援するために,この問題に対する効率的な数値計算法を開発した。 これらの結果は、量子デバイスのキャラクタリゼーションとベンチマークに量子非マルコフノイズを組み込むことの取り組みを知らせるものである。

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