論文の概要: A Fundamental Bound for Robust Quantum Gate Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.01215v1
- Date: Tue, 01 Jul 2025 22:26:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-03 14:22:59.949032
- Title: A Fundamental Bound for Robust Quantum Gate Control
- Title（参考訳）: ロバスト量子ゲート制御のための基礎的境界
- Authors: Robert L. Kosut, Daniel A. Lidar, Herschel Rabitz,
- Abstract要約: 我々は、モデル付きおよび非モデル付き不確実性の存在下で、コヒーレント量子制御に対する普遍的な性能限界を導出する。
最悪の場合(従って平均的な)ゲートの忠実度が下界の$F ge Flbbigl(tf Omeffbigr)$に従うことを証明します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We derive a universal performance limit for coherent quantum control in the presence of modeled and unmodeled uncertainties. For any target unitary $W$ that is implementable in the absence of error, we prove that the worst-case (and hence the average) gate fidelity obeys the lower bound $F \ge \Flb\bigl(\tf \Omeff\bigr)$, where $\tf$ is the gate duration and $\Omeff$ is a single frequency-like measure that aggregates \emph{all} bounded uncertainty sources, e.g., coherent control imperfections, unknown couplings, and residual environment interactions, without assuming an initially factorizable system-bath state or a completely positive map. The bound is obtained by combining an interaction-picture averaging method with a Bellman-Gronwall inequality and holds for any finite-norm Hamiltonian decomposition. Hence it applies equally to qubits, multi-level qudits, and ancilla-assisted operations. Because $\Flb$ depends only on the dimensionless product $\tf\Omeff$, it yields a device-independent metric that certifies whether a given hardware platform can, in principle, reach a specified fault-tolerance threshold, and also sets a quantitative target for robust-control synthesis and system identification.
- Abstract（参考訳）: 我々は、モデル付きおよび非モデル付き不確実性の存在下で、コヒーレント量子制御に対する普遍的な性能限界を導出する。
ここで、$\tf$はゲート持続時間であり、$\Omeff$は、初期分解可能なシステムバス状態や完全に正の写像を仮定することなく、emph{all}境界の不確実性ソース、eg、コヒーレント制御の不完全性、未知の結合、および残留環境相互作用を集約する単一の周波数様測度である。
この境界は、相互作用平均化法とベルマン・グロンウォールの不等式を組み合わせることで得られ、任意の有限ノルムハミルトン分解に対して成り立つ。
したがって、qubits、multi-level qudits、および ancilla-assisted 操作に等しく適用される。
Flb$は次元のない製品である$\tf\Omeff$にのみ依存するため、特定のハードウェアプラットフォームが、原則として特定のフォールトトレランスしきい値に到達できるかどうかを証明し、堅牢な制御合成とシステム識別のための定量的なターゲットを設定する。
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