論文の概要: An automated geometric space curve approach for designing dynamically corrected gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11492v1
- Date: Fri, 14 Mar 2025 15:18:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-17 13:06:44.248554
- Title: An automated geometric space curve approach for designing dynamically corrected gates
- Title（参考訳）: 動的修正ゲートの設計のための自動幾何空間曲線法
- Authors: Evangelos Piliouras, Dennis Lucarelli, Edwin Barnes,
- Abstract要約: 量子ハードウェアのノイズの性質は、ノイズに敏感な方法で高忠実度量子ゲートの実装を必要とする。
本稿では、ロバスト量子(BARQ)制御のためのB'ezier Ansatzと呼ばれる動的修正ゲートを設計する手法を提案する。
BARQは、量子の進化を幾何学的空間曲線にマッピングする空間曲線量子制御形式(Space Curve Quantum Control formalism)を使用している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The noisy nature of quantum hardware necessitates the implementation of high-fidelity quantum gates in a noise-insensitive manner. While there exist many powerful methods for designing dynamically corrected gates, they typically involve an exploration across a large-dimensional landscape filled with solutions that are only locally optimal, making it challenging to find globally optimal ones. Moreover, these methods often use a single cost function to try to accomplish the two disparate goals of achieving a target gate and suppressing noise, and this can lead to unnecessary tradeoffs between the two and, consequently, lower fidelities. Here, we present a method for designing dynamically corrected gates called B\'ezier Ansatz for Robust Quantum (BARQ) control to address these challenges. Rather than numerically optimizing the controls directly, BARQ instead makes use of the Space Curve Quantum Control formalism in which the quantum evolution is mapped to a geometric space curve. In the formulation used by BARQ, the boundary conditions of the space curve determine the target gate, while its shape determines the noise robustness of the corresponding gate. This allows the target gate to be fixed upfront, so that numerical optimization is only needed to achieve noise-robustness, and this is performed efficiently using a control-point parameterization of the space curve. In this way, BARQ eliminates the gate-fixing and noise-robustness tradeoff while also providing a global perspective into the control landscape, and allows for ample freedom to design experimentally friendly and robust control pulses. The pulse design is facilitated through the developed software package qurveros.
- Abstract（参考訳）: 量子ハードウェアのノイズの性質は、ノイズに敏感な方法で高忠実度量子ゲートの実装を必要とする。
動的に修正されたゲートを設計するための強力な方法が数多く存在するが、それらは通常、局所的に最適である解で満たされた大きな次元の風景を探索することを含み、グローバルに最適なものを見つけることは困難である。
さらに、これらの手法は、目標ゲートの達成とノイズの抑制という2つの異なる目標を達成するために、1つのコスト関数を使用することが多く、それによって両者の不要なトレードオフが生じ、その結果、より低い忠実度が生まれる。
本稿では,これらの課題に対処するために,ロバスト量子(BARQ)制御のためのB\'ezier Ansatzと呼ばれる動的修正ゲートを設計する手法を提案する。
制御を直接数値的に最適化する代わりに、BARQは、量子進化を幾何学的空間曲線にマッピングする空間曲線量子制御形式を用いる。
BARQが用いる定式化では、空間曲線の境界条件が目標ゲートを決定し、その形状が対応するゲートのノイズロバスト性を決定する。
これにより、目標ゲートを前方に固定することができ、ノイズロス性を達成するためにのみ数値最適化が必要となり、空間曲線の制御点パラメータ化を効率的に行うことができる。
このようにして、BARQはゲート固定とノイズロスのトレードオフを排除し、コントロールランドスケープのグローバルな視点を提供し、実験的にフレンドリでロバストな制御パルスを設計するための十分な自由を提供する。
パルス設計は開発されたソフトウェアパッケージであるqurverosで容易に行える。
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