論文の概要: Quantum Averaging for High-Fidelity Quantum Logic Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.08886v2
- Date: Thu, 13 Mar 2025 02:18:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-14 12:09:10.593280
- Title: Quantum Averaging for High-Fidelity Quantum Logic Gates
- Title（参考訳）: 高忠実量子論理ゲートの量子平均化
- Authors: Kristian D. Barajas, Wesley C. Campbell,
- Abstract要約: 駆動量子系におけるユニタリダイナミクスを解析的にモデル化するための2時間量子平均化理論(QAT)を提案する。
本稿では,高忠実度2量子ビット量子ゲートのモデル化にこの解析手法を適用し,高精度化の実現を実証する。
結果は急速に、高速に絡み合うモルマー・ソレンセントラップ量子ビットゲートの数値計算に収束する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: We present a two-timescale quantum averaging theory (QAT) for analytically modeling unitary dynamics in driven quantum systems. Combining the unitarity-preserving Magnus expansion with the method of averaging on multiple scales, QAT addresses the simultaneous presence of distinct timescales by generating a rotating frame with a dynamical phase operator that toggles with the high-frequency dynamics and yields an effective Hamiltonian for the slow degree of freedom. By retaining the fast-varying effects, we demonstrate the high precision achievable by applying this analytic technique to model a high-fidelity two-qubit quantum gate beyond the validity of first-order approximations. The results rapidly converge with numerical calculations of a fast-entangling M{\o}lmer-S{\o}rensen trapped-ion-qubit gate in the strong-field regime, illustrating QAT's ability to simultaneously provide both an intuitive, effective-Hamiltonian model and high accuracy.
- Abstract（参考訳）: 駆動量子系におけるユニタリダイナミクスを解析的にモデル化するための2時間量子平均化理論(QAT)を提案する。
ユニタリティ保存マグナス展開と、複数のスケールで平均化する方法を組み合わせることで、QATは、高周波数ダイナミックスに切り替える動的位相演算子で回転フレームを生成し、自由度を遅くするために効果的なハミルトニアンを生成することにより、異なる時間スケールの存在を同時に解決する。
高速変動効果を保ちながら、この解析手法を適用して、1次近似の妥当性を超えた高忠実度2量子ビット量子ゲートをモデル化することにより、高い精度が得られることを示す。
結果は、強磁場状態における高速エンタングリングM{\o}lmer-S{\o}rensenトラップ量子ビットゲートの数値計算と急速に収束し、QATが直感的かつ効果的なハミルトニアンモデルと高い精度で同時に提供する能力を示す。
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