論文の概要: Robustness Enhancement of Universal Noncyclic Geometric Gates via Evolution Optimization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.02106v2
• Date: Thu, 14 Aug 2025 06:49:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-15 13:42:23.159044
• Title: Robustness Enhancement of Universal Noncyclic Geometric Gates via Evolution Optimization
• Title（参考訳）: 進化最適化によるユニバーサル非環状幾何ゲートのロバスト性向上
• Authors: Zi-Hao Qin, Yan Liang, Yi-Han Yuan, Zheng-Yuan Xue, Tao Chen,
• Abstract要約: 非巡回幾何ゲートは、従来の巡回条件の厳密な制約を克服することを目的としている。 また、循環性違反によるエラー問題も回避できる。 この研究は、実用的なフォールトトレラント量子プロセッサに対するロバストゲート実装の重要な基盤を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.275310462987469
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Noncyclic geometric gates aim to overcome the stringent constraints of conventional cyclic conditions and enhance the flexibility in evolution choice. Conceptually, they can also avoid the error problems arising from the violation of cyclicity, thus holding significance for improving the fault tolerance of quantum gates. However, current research on noncyclic geometric gates lacks a comprehensive exploration of their flexibility in evolution choice and validation of their effectiveness in resilience against multiple error sources present in practical quantum systems. In this paper, we systematically evaluate all noncyclic evolution conditions, elucidate their corresponding potential geometric trajectories, and identify optimal conditions for enhancing gate robustness by quantifying the resilience of constructed noncyclic geometric gates against universal systematic errors and residual crosstalk error. The optimized gates demonstrate significant robustness advantages over representative dynamical Rabi gates and conventional cyclic geometric gates. Furthermore, we validate the physical feasibility of high-fidelity noncyclic geometric gates in superconducting quantum circuits, with focused investigation into the impacts of intrinsic leakage errors and decoherence effects. Therefore, this work establishes a critical foundation for robust gate implementation toward practical fault-tolerant quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 非巡回幾何学ゲートは、従来の巡回条件の厳密な制約を克服し、進化選択の柔軟性を高めることを目的としている。 概念的には、循環性の違反に起因するエラー問題も回避でき、量子ゲートの耐障害性を向上させる上で重要なものとなる。 しかしながら、非環状幾何ゲートに関する現在の研究は、進化の選択におけるその柔軟性の包括的調査や、実用量子系に存在する複数の誤差源に対するレジリエンスの有効性の検証を欠いている。 本稿では,すべての非環状な進化条件を体系的に評価し,その潜在的な幾何学的軌道を解明し,構成された非環状な幾何学的ゲートの抵抗性を普遍的な体系的誤りや残留クロストーク誤差に対して定量化することにより,ゲートロバスト性を高めるための最適条件を特定する。 最適化されたゲートは、代表的な動的ラビゲートや従来の環状幾何ゲートよりも大きな堅牢性を持つ。 さらに、超伝導量子回路における高忠実性非環状幾何ゲートの物理的実現可能性を検証するとともに、固有リーク誤差とデコヒーレンス効果の影響について検討した。 したがって、本研究は、実用的なフォールトトレラント量子プロセッサに向けたロバストゲート実装の重要な基盤を確立する。

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