論文の概要: Implementing a Universal Set of Geometric Quantum Gates through Dressed-State assisted STA

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.08723v1
• Date: Wed, 10 Sep 2025 16:14:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-11 15:16:52.495339
• Title: Implementing a Universal Set of Geometric Quantum Gates through Dressed-State assisted STA
• Title（参考訳）: 重み付き状態支援STAによる幾何学的量子ゲートの普遍集合の実装
• Authors: M. Estefanía Rus, Alejandro Ferrón, Omar Osenda, Sergio S. Gomez,
• Abstract要約: マイクロ波により駆動される2レベルシステムにおける単一量子ゲートの実装を解析する。 我々は, 動的位相をキャンセルして, 純粋に幾何学的操作を得る方法を示す。 我々は、このプロトコルを拡張して、2量子でないゲートを構築し、スケーラブルな量子情報処理の実現可能性を強調した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.27725073249277
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Geometric quantum computation relies on the geometric phase that arises in adiabatic cyclic evolutions of non-degenerate quantum systems, enabling the design of robust quantum gates. However, the adiabatic condition requires long evolution times, making the system vulnerable to decoherence. In this work, we propose a scheme to realize fast and high-fidelity geometric quantum gates by applying the Superadiabatic Transitionless Driving (SATD) protocol within the dressed-state framework. We analyze the implementation of single-qubit gates in a two-level system driven by a microwave field, focusing in particular on the NV center in diamond. We show how the dynamical phase can be canceled to obtain purely geometric operations. The robustness of the gates is assessed under systematic errors and environmental decoherence, demonstrating high fidelities even in regimes with strong fluctuations. Finally, we extend the protocol to construct nontrivial two-qubit gates, highlighting its feasibility for scalable quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 幾何学的量子計算は、非退化量子系の断熱的循環進化で生じる幾何学的位相に依存し、ロバストな量子ゲートの設計を可能にする。 しかし、断熱状態は長い進化時間を必要とするため、システムは脱コヒーレンスに弱い。 本研究では,超断熱トランジットレスドライビング(SATD)プロトコルを適用し,高速かつ高忠実な量子ゲートを実現する手法を提案する。 マイクロ波で駆動される2レベルシステムにおける単一量子ゲートの実装を解析し、特にダイヤモンドのNV中心に焦点をあてる。 我々は, 動的位相をキャンセルして, 純粋に幾何学的操作を得る方法を示す。 ゲートのロバスト性は、体系的なエラーと環境デコヒーレンスに基づいて評価され、強いゆらぎを持つ体制においても高い忠実性を示す。 最後に、このプロトコルを拡張して非自明な2ビットゲートを構築し、スケーラブルな量子情報処理の実現可能性を強調した。

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