論文の概要: Analytically Solvable Robust Single-Qubit Gates for Multi-Qubit Systems with Unwanted Couplings
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12424v1
- Date: Sun, 16 Mar 2025 09:33:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-18 12:29:38.205015
- Title: Analytically Solvable Robust Single-Qubit Gates for Multi-Qubit Systems with Unwanted Couplings
- Title（参考訳）: 不要結合をもつマルチキュービットシステムのための解析的解決可能なロバスト単一キュービットゲート
- Authors: Junkai Zeng, Lin Chen, Xiu-Hao Deng,
- Abstract要約: キュービット間の結合は、単一キュービットゲートの忠実度を低下させるクロストークエラーを引き起こす。
不要結合の存在下で高忠実度単一量子ゲートを構築するための新しい非摂動的枠組みを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.169264860833405
- License:
- Abstract: Couplings between qubits, while essential for generating multi-qubit entanglement, can induce crosstalk errors that significantly degrade single-qubit gate fidelity. In this paper, we present a novel non-perturbative analytical framework for constructing high-fidelity single-qubit gates in the presence of unwanted couplings. By uncovering a geometric structure in SU(2) dynamics, we derive a crosstalk suppression condition: The dynamics must trace a closed loop on the surface of a 2-sphere with net-zero enclosed area, with the pulse waveform corresponding to the geodesic curvature of the loop. This method integrates seamlessly with noise-resilient optimization techniques. Numerical examples demonstrate its efficacy, achieving high-fidelity single-qubit gates in two- and three-qubit systems with strong couplings beyond the perturbative regime while remaining robust to fluctuating noise.
- Abstract（参考訳）: キュービット間のカップリングは、マルチキュービットの絡み合いを生成するのに必須であるが、単一キュービットゲートの忠実度を著しく低下させるクロストークエラーを引き起こす。
本稿では,不必要な結合の存在下で高忠実度単一ビットゲートを構築するための新しい非摂動解析フレームワークを提案する。
SU(2)力学における幾何構造を明らかにすることにより、クロストーク抑制条件を導出する: ダイナミクスは、ループの測地線曲率に対応するパルス波形で、網ゼロの閉領域を持つ2次元球面上の閉ループをトレースしなければならない。
本手法は雑音耐性最適化手法とシームレスに統合する。
数値的な例では、高忠実な単一量子ゲートを2および3量子系で達成し、摂動状態を超えて強い結合を保ちながら、変動する雑音に頑健である。
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