論文の概要: The iSWAP gate with polar molecules: Robustness criteria for entangling operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.21238v1
- Date: Fri, 28 Feb 2025 17:08:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-03 13:41:31.858828
- Title: The iSWAP gate with polar molecules: Robustness criteria for entangling operations
- Title（参考訳）: 極性分子を持つiSWAPゲート:エンタングリング動作におけるロバスト性基準
- Authors: Matteo Bergonzoni, Sven Jandura, Guido Pupillo,
- Abstract要約: 光格子やツイーザーアレイに閉じ込められた極性分子は、量子情報処理と量子シミュレーションのための新興プラットフォームである。
近年のブレークスルーにより個々の分子の正確な制御が可能となり、iSWAPゲートに基づいた2量子ビット量子ゲートの実装の道が開かれた。
摂動的アプローチに基づく量子最適制御フレームワークを開発し,いずれかの系のハミルトンパラメータの準静的偏差に対して頑健なゲートを設計する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Ultracold polar molecules trapped in optical lattices or tweezer arrays are an emerging platform for quantum information processing and quantum simulation, thanks to their rich internal structure and long-range dipolar interactions. Recent experimental breakthroughs have enabled precise control over individual molecules, paving the way for implementing two-qubit quantum gates, based on the iSWAP gate. A key challenge is however the sensitivity to variations of the dipole-dipole interaction strength - stemming from motion of the molecules and uncertainty on the precise positioning of external confining potentials - that limits current gate fidelities. To address this, we develop a quantum optimal control framework, based on a perturbative approach, to design gates that are robust with respect to quasi-static deviations of either system Hamiltonian parameters, external control parameters, or both, and provide criteria to evaluate a priori whether a gate can be made robust for a given control Hamiltonian. By applying these criteria to exchange-coupled qubits, as polar molecules, we demonstrate that robustness cannot be achieved with global controls only, but can be attained by breaking the exchange symmetry through local controls, such as a local detuning. We determine the robust time-optimal solution for realizing an iSWAP gate, show that the control pulses can be designed to be smooth functions, and achieve theoretical gate fidelities compatible with error correction using reasonable experimental parameters. Additionally, we show that certain entangled state preparations, such as Bell states, can be made robust even with global controls only.
- Abstract（参考訳）: 光格子やツイーザーアレイに閉じ込められた極性分子は、その内部構造と長距離双極子相互作用により、量子情報処理と量子シミュレーションのための新興プラットフォームである。
近年の実験的なブレークスルーにより個々の分子の正確な制御が可能となり、iSWAPゲートに基づいた2量子ビット量子ゲートの実装の道が開かれた。
しかし、鍵となる課題は、分子の動きから生じる双極子-双極子相互作用の強さの変化に対する感受性と、電流ゲートの忠実さを制限する外部閉じ込め電位の正確な位置に関する不確実性である。
これを解決するために、摂動的アプローチに基づく量子最適制御フレームワークを開発し、ハミルトニアンパラメータ、外部制御パラメータ、またはその両方の準静的な偏差に対してロバストなゲートを設計し、所定の制御ハミルトニアンに対してゲートを堅牢にすることができるかどうかを評価する基準を提供する。
これらの基準を交換結合量子ビット(英語版)に極性分子として適用することにより、ロバスト性は大域的な制御だけでは達成できないが、局所的な変形のような局所的な制御によって交換対称性を破ることによって達成できることを示す。
我々は、iSWAPゲートを実現するための堅牢な時間最適解を決定し、制御パルスがスムーズな関数として設計できることを示し、合理的な実験パラメータを用いた誤差補正に適合する理論ゲート忠実性を実現する。
さらに,ベル状態のような絡み合った状態の準備は,グローバルコントロールのみでも堅牢にできることを示す。
関連論文リスト
- Traversing Quantum Control Robustness Landscapes: A New Paradigm for Quantum Gate Engineering [0.0]
本稿では,制御パラメータを雑音感受性にマッピングする概念的フレームワークであるQuantum Control Robustness Landscape (QCRL)を紹介する。
QCRLのレベルセットをナビゲートすることで、ロバストネス不変パルス変動(RIPV)アルゴリズムは、ロバスト性を維持しながら制御パルスの変動を可能にする。
数値シミュレーションにより、我々の単一および2量子ビットゲートは、大きなノイズがあっても量子誤差補正しきい値を超えていることが示される。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-27T05:56:38Z) - Using optimal control to guide neural-network interpolation of continuously-parameterized gates [1.989128176079823]
量子最適制御と物理インフォームド機械学習を組み合わせることで、ゲートファミリー間を介する制御面を効率的に合成する。
私たちのフレームワークは、最適な制御ツールとシンプルな機械学習を組み合わせることで、実践者がアルゴリズムの3倍のスピードアップを達成できることを示しています。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-12-09T16:16:18Z) - Gradient projection method for constrained quantum control [50.24983453990065]
我々は、量子制御の問題にGPM(Gradient Projection Method)を採用する。
この方法の主な利点は、境界を正確に満たすことができることである。
GPMを1および2キュービットゲートと2キュービットベルおよびワーナー状態の生成を含むいくつかの例に適用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-29T11:56:55Z) - Quantum control landscape for generation of $H$ and $T$ gates in an open
qubit with both coherent and environmental drive [57.70351255180495]
量子計算における重要な問題は、ハダマール (H$) や$pi/8$ (T$) のような単一量子ビットの量子ゲートの生成である。
ここでは、コヒーレント制御と環境を用いた$H$および$T$ゲートの最適生成の問題を、非コヒーレント制御によりキュービットに作用する資源として検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-05T09:05:27Z) - Hamiltonian Switching Control of Noisy Bipartite Qubit Systems [7.094462708097975]
我々は量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)にインスパイアされた二部制御のためのハミルトンスイッチングアンサッツを開発する。
連続音と消音音の両方を効果的に抑制し,0.9999(4つの9)以上の忠実度を持つ目標ゲート実装を実現する数値実験を行った。
制御深度,総進化時間,環境TLS数,最適化手法の選択が最適プロトコルによって達成される忠実度に与える影響を解析した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-11T20:12:57Z) - Optimal control for state preparation in two-qubit open quantum systems
driven by coherent and incoherent controls via GRAPE approach [77.34726150561087]
我々は、コヒーレントかつ非コヒーレントな時間依存制御によって駆動される2つの量子ビットのモデルを考える。
系の力学はゴリーニ=コサコフスキー=スダルシャン=リンドブラッドのマスター方程式によって支配される。
最適化制御の下で, フォン・ノイマンエントロピー, 純度, および1ビット還元密度行列の進化について検討した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-04T15:20:18Z) - Multi-squeezed state generation and universal bosonic control via a
driven quantum Rabi model [68.8204255655161]
ボゾン自由度に対する普遍的な制御は、量子ベース技術の探求において鍵となる。
ここでは、駆動量子ラビモデルを介して、ボソニックモードの興味と相互作用する単一の補助的な2レベルシステムを考える。
ガウス門と非ガウス門の大きな類を決定論的に実現することは十分であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-16T14:18:53Z) - Continuous quantum gate sets and pulse class meta-optimization [0.0]
最適制御パルスの学習系は、ポテンシャルパラメータ値の空間から制御空間への大域的最適写像を得るために、様々なパラメータに適応的に依存することを示す。
提案手法は実験的に関係のある異なる量子ゲート上で試験され,複数の可変パラメータや不確かさパラメータの存在下でも高忠実度パルスを生成できることが証明された。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-25T11:43:40Z) - Quantum control landscape for ultrafast generation of single-qubit phase
shift quantum gates [68.8204255655161]
単一量子ビット位相シフト量子ゲートの超高速制御問題を考える。
大域的最適制御は、最大忠実度でゲートを実現する制御である。
Trapは、ローカルにのみ最適だが、グローバルにはないコントロールである。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-26T16:38:43Z) - Robust Control of Quantum Dynamics under Input and Parameter Uncertainty [0.0]
工学的な量子系は、磁場とハミルトンパラメータに関連するノイズや不確実性のため、依然として困難である。
我々は、量子制御ロバストネス解析法を様々な量子観測器、ゲート、そのモーメントに拡張し、一般化する。
進化的オープンループ(モデルベース)および閉ループ(モデルフリー)アプローチによるロバスト制御を実現するためのフレームワークを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-23T17:28:21Z) - Simulating nonnative cubic interactions on noisy quantum machines [65.38483184536494]
量子プロセッサは、ハードウェアに固有のものではないダイナミクスを効率的にシミュレートするためにプログラムできることを示す。
誤差補正のないノイズのあるデバイスでは、モジュールゲートを用いて量子プログラムをコンパイルするとシミュレーション結果が大幅に改善されることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-15T05:16:24Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。