論文の概要: Theory and Experimental Demonstration of Quantum Invariant Filtering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.15805v1
- Date: Wed, 18 Jun 2025 18:42:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-23 19:00:04.798412
- Title: Theory and Experimental Demonstration of Quantum Invariant Filtering
- Title（参考訳）: 量子不変フィルタの理論と実験的実証
- Authors: Loris Maria Cangemi, Yoav Woldiger, Amikam Levy, Assaf Hamo,
- Abstract要約: 量子不変フィルタ(QIF)は任意の有限インパルス応答を実験可能なハミルトン変調にマッピングする。
以上の結果から,QIFは多種多様な物理プラットフォームにまたがる量子制御とセンシングのためのフレームワークとして広く応用されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum control protocols are typically devised in the time domain, leaving their spectral behavior to emerge only a posteriori. Here, we invert this paradigm. Starting from a target frequency-domain filter, we employ the dynamical-invariant framework to derive the continuous driving fields that enact the chosen spectral response on a qubit. This approach, Quantum Invariant Filtering (QIF), maps arbitrary finite-impulse responses, including multi-band and phase-sensitive profiles, into experimentally feasible Hamiltonian modulations. Implemented on a single nitrogen-vacancy center in diamond, the method realizes the prescribed passbands with high fidelity, suppresses noise, and preserves coherence for milliseconds, two orders of magnitude longer than Carr-Purcell-Meiboom-Gill sequences, while remaining robust to 50% drive-amplitude errors. Our results establish QIF as a broadly applicable framework for enhanced quantum control and sensing across diverse physical platforms, including superconducting qubits, trapped ions, and nuclear magnetic resonance systems.
- Abstract（参考訳）: 量子制御プロトコルは通常、時間領域で考案され、スペクトルの振る舞いは後部のみに現れる。
ここでは、このパラダイムを反転させます。
ターゲット周波数領域フィルタから始めて、量子ビット上で選択されたスペクトル応答を実行する連続駆動場を導出するために、動的不変のフレームワークを用いる。
このアプローチ、量子不変フィルタ(QIF)は、多帯域および位相感受性プロファイルを含む任意の有限インパルス応答を実験可能なハミルトン変調にマッピングする。
ダイヤモンド中の1つの窒素空孔中心に実装され、高忠実度で所定のパスバンドを実現し、ノイズを抑え、カー・プルセル・マイボーム・ギル系列よりも2桁長いミリ秒間のコヒーレンスを維持するとともに、駆動振幅誤差50%まで頑健に維持する。
本研究は, 超伝導量子ビット, トラップイオン, 核磁気共鳴システムなど, 様々な物理プラットフォームにまたがる量子制御とセンシングのためのフレームワークとして, QIFを広く応用するものである。
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