論文の概要: From virtual Z gates to virtual Z pulses
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.13453v1
- Date: Tue, 16 Sep 2025 18:37:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-18 18:41:50.615433
- Title: From virtual Z gates to virtual Z pulses
- Title（参考訳）: 仮想Zゲートから仮想Zパルスへ
- Authors: Christopher K. Long, Crispin H. W. Barnes,
- Abstract要約: 半導体スピンビットおよび超伝導アーキテクチャにおける仮想Z$パルスのサポートの概要を概説する。
ハードウェア上では仮想的な$Z$パルスが使用でき、それ以前の方法では仮想的な$Z$ゲートをサポートしていなかった。
また、仮想的な$Z$パルスをパルスレベルアルゴリズムに適用する2つの応用を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Virtual $Z$ gates have become integral for implementing fast, high-fidelity single-qubit operations. However, virtual $Z$ gates require that the system's two-qubit gates are microwave-activated or normalise the single-qubit $Z$ rotations$\unicode{x2014}$the group generated by $X$, $\operatorname{SWAP}$, and arbitrary phase gates. Herein, we extend the theory of virtual $Z$ gates to the pulse-level, which underlies both gate design and the recent advancements of pulse-level quantum algorithms. These algorithms attempt to utilise the full potential of present-day noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices by removing overheads associated with the compilation and transpilation of gates. To extend the theory of virtual $Z$ gates, we derive a platform-agnostic theoretical framework for virtual $Z$ pulses by employing time dilations of the pulse sequences that control the quantum processor. Additionally, we provide worked examples of the implementation of virtual $Z$ pulses on both semiconductor spin qubit and superconducting quantum processor architectures. Moreover, we present a general overview of the hardware support for virtual $Z$ pulses. We find virtual $Z$ pulses (and thus, virtual $Z$ gates) can be used on hardware that, with previous methods, did not support the virtual $Z$ gate. Finally, we present two additional applications of virtual $Z$ pulses to pulse-level algorithms. First, broadening the class of Hamiltonians that can be natively simulated in an analogue manner. Second, increasing the expressibility of pulse-based variational quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 仮想$Z$ゲートは高速で高忠実な単一量子ビット演算の実装に不可欠なものになっている。
しかし、仮想的な$Z$ゲートは、システムの2キュービットゲートがマイクロ波で活性化されるか、1キュービットの$Z$ローテーションを正規化する$\unicode{x2014}$X$、$\operatorname{SWAP}$、任意の位相ゲートによって生成される群を要求する。
ここでは、仮想的な$Z$ゲートの理論をパルスレベルに拡張し、ゲート設計と近年のパルスレベル量子アルゴリズムの進歩の両方の基盤となる。
これらのアルゴリズムは、現在のノイズの多い中間スケール量子デバイス(NISQ)の完全なポテンシャルを利用して、ゲートのコンパイルとトランスパイルに伴うオーバーヘッドを取り除く。
仮想的な$Z$ゲートの理論を拡張するために、量子プロセッサを制御するパルスシーケンスの時間拡張を用いて、仮想的な$Z$パルスのプラットフォームに依存しない理論的枠組みを導出する。
さらに、半導体スピン量子ビットと超伝導量子プロセッサアーキテクチャの両方に仮想Z$パルスを実装した実例を示す。
さらに,仮想Z$パルスのハードウェアサポートについて概説する。
仮想的な$Z$パルス(つまり、仮想的な$Z$ゲート)は、ハードウェアで使用できるが、従来の方法では、仮想的な$Z$ゲートをサポートしていない。
最後に,仮想Z$パルスのパルスレベルアルゴリズムへの応用について述べる。
まず、自然に類似した方法でシミュレートできるハミルトン群のクラスを広げる。
第二に、パルスベースの変分量子アルゴリズムの表現可能性を高める。
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