論文の概要: Isoprobability Models of Qubit Dynamics: Demonstration via Time-Dependent Phase Control on IBM Quantum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.19572v1
- Date: Tue, 24 Jun 2025 12:36:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-25 19:48:23.623692
- Title: Isoprobability Models of Qubit Dynamics: Demonstration via Time-Dependent Phase Control on IBM Quantum
- Title（参考訳）: 量子力学の等確率モデル:IBM量子上の時間依存位相制御による実証
- Authors: Ivo S. Mihov, Nikolay V. Vitanov,
- Abstract要約: 我々は、時間依存パルス振幅と周波数の様々なペアが同じ遷移確率プロファイルを生成するような、量子力学のモデルの等確率クラスを考案する。
提案手法は,Landau-Majorana-St"uckelberg-Zener (LMSZ) およびAllen-Eberly-Hioe (AEH) クラスから導かれる等確率モデルの族を用いて実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Efficient quantum control is a cornerstone for the advancement of quantum technologies, from computation to sensing and communications. Several approaches in quantum control, e.g. optimal control and inverse engineering, use the pulse amplitude and frequency shaping as the control tools. Often, these approaches prescribe pulse shapes which are difficult or impossible to implement. To this end, we develop the concept of isoprobability classes of models of qubit dynamics, in which various pairs of time-dependent pulse amplitude and frequency generate the same transition probability profile (albeit different temporal evolutions toward this probability). In this manner, we introduce an additional degree of freedom, and hence flexibility in qubit control, as some models can be easier to implement than others. We demonstrate this approach with families of isoprobability models, which derive from the established Landau-Majorana-St\"uckelberg-Zener (LMSZ) and Allen-Eberly-Hioe (AEH) classes. We demonstrate the isoprobability performance of these models on an IBM Quantum processor. Instead of frequency (i.e. detuning) shaping, which is difficult to implement on this platform, we exploit the time-dependent phase of the driving field to induce an effective detuning. Indeed, the temporal derivative of the phase function emulates a variable detuning, thereby obviating the need for direct detuning control. The experimental validation of the isoprobability concept with the time-dependent phase control underscores the potential of this robust and accessible method for high-fidelity quantum operations, paving the way for scalable quantum control in a variety of applications.
- Abstract（参考訳）: 効率的な量子制御は、計算からセンシング、通信まで、量子技術の進歩の基盤となっている。
量子制御におけるいくつかのアプローチ、例えば最適制御と逆工学は、制御ツールとしてパルス振幅と周波数整形を用いる。
これらのアプローチは多くの場合、実装が困難または不可能なパルス形状を規定する。
この目的のために、時間依存パルス振幅と周波数の様々なペアが同じ遷移確率プロファイル(この確率に対して異なる時間的進化があるにもかかわらず)を生成するような、量子力学のモデルの等確率クラスを考案する。
このような方法では、いくつかのモデルが他のモデルよりも実装が容易であるため、追加の自由度を導入し、従って量子ビット制御の柔軟性を向上する。
このアプローチは、Landau-Majorana-St\"uckelberg-Zener (LMSZ) およびAllen-Eberly-Hioe (AEH) クラスから導かれる等確率モデルの族を用いて実証する。
我々は、IBM Quantumプロセッサ上でこれらのモデルのイソ確率性能を実証する。
このプラットフォームでは実装が難しい周波数(detuning)シェーピングの代わりに、駆動場の時間依存位相を利用して効果的なdetuningを誘導する。
実際、位相関数の時間微分は変数のデチューニングをエミュレートすることで、直接デチューニング制御の必要性を回避している。
時間依存位相制御によるイソ確率の概念の実験的検証は、高忠実な量子演算のための堅牢でアクセスしやすい手法の可能性を強調し、様々なアプリケーションにおけるスケーラブルな量子制御の道を開いた。
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