論文の概要: Geometric Quantum Gates of Non-closed Paths Under Counterdiabatic Driving
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06678v1
- Date: Wed, 09 Apr 2025 08:35:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-17 20:35:13.582405
- Title: Geometric Quantum Gates of Non-closed Paths Under Counterdiabatic Driving
- Title（参考訳）: 除圧運転時の非閉鎖経路の幾何学的量子ゲート
- Authors: Ximo Wang, Hongyan Fan, Zhengqi Bai, Yichi Zhang,
- Abstract要約: 非断熱的および非閉鎖的進化経路は、量子ゲートの忠実性において重要な役割を果たす。
準位相数(nu_textqua$)に基づく高忠実度量子制御フレームワークを提案する。
我々は幾何学的量子制御をトポロジカルプロテクションでブリッジし、耐雑音量子コンピューティングへの普遍的なアプローチを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.02926424024021
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Non-adiabatic and non-closed evolutionary paths play a significant role in the fidelity of quantum gates. We propose a high-fidelity quantum control framework based on the quasi-topological number ($\nu_{\text{qua}}$), which extends the traditional Chern number to characterize geometric responses in non-closed paths. By introducing a counterdiabatic gauge potential (AGP) that dynamically suppresses non-adiabatic transitions and reconstructs path curvature, we demonstrate that $\nu_{\text{qua}}$ -a relative homotopy invariant of compact manifolds in parameter space-quantifies the robustness of geometric phases during open-path quantum evolution. This integer invariant ensures gauge-invariant suppression of decoherence errors arising from dynamical phase coupling. By introducing nonlinear parametric ring paths, we address the defects caused by intermediate states in the Rydberg atomic system. Numerical simulations in the Kitaev superconducting chain and 2D transverse-field Ising model confirm that our protocol achieves quantum gate fidelity exceeding $\mathcal{F} > 0.9999$. We bridges geometric quantum control with topological protection, offering a universal approach to noise-resistant quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 非断熱的および非閉鎖的進化経路は、量子ゲートの忠実性において重要な役割を果たす。
疑似位相数(\nu_{\text{qua}}$)に基づく高忠実な量子制御フレームワークを提案する。
非断熱遷移を動的に抑制し、経路曲率を再構成する反断熱量ポテンシャル(AGP)を導入することにより、パラメータ空間におけるコンパクト多様体の相対ホモトピー不変量$\nu_{\text{qua}}$ -aが開パス量子進化中の幾何位相のロバスト性を定式化することを示した。
この整数不変性は、動的位相結合に起因するデコヒーレンス誤差のゲージ不変性を確実にする。
非線形パラメトリック環経路を導入することにより、リドベルク原子系の中間状態に起因する欠陥に対処する。
北エブ超伝導チェーンと2次元横磁場イジングモデルにおける数値シミュレーションにより,このプロトコルが$\mathcal{F} > 0.9999$を超える量子ゲート忠実度を達成することを確認した。
我々は幾何学的量子制御をトポロジカルプロテクションでブリッジし、耐雑音量子コンピューティングへの普遍的なアプローチを提供する。
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