論文の概要: Suppressing leakage and maintaining robustness in transmon qubits: Signatures of a trade-off relation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.26247v1
• Date: Tue, 30 Sep 2025 13:38:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-01 14:45:00.149656
• Title: Suppressing leakage and maintaining robustness in transmon qubits: Signatures of a trade-off relation
• Title（参考訳）: トランモン量子ビットの漏洩抑制とロバスト性維持:トレードオフ関係の署名
• Authors: Pablo M. Poggi, Anthony Kiely,
• Abstract要約: より大きいヒルベルト空間に埋め込まれた論理部分空間における量子ゲートを最適に生成する問題について検討する。 我々は、摂動に対する堅牢性の尺度として、計算部分空間の忠実性感受性を導出し、その部分空間からの漏洩を定量化するコスト関数を定義する。
• 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: We study the problem of optimally generating quantum gates in a logical subspace embedded in a larger Hilbert space, where the dynamics is also affected by unknown static imperfections. This general problem is widespread across various emergent quantum technology architectures. We derive the fidelity susceptibility in the computational subspace as a measure of robustness to perturbations, and define a cost function that quantifies leakage out of the subspace. We tackle both effects using a two-stage optimization where two cost functions are minimized in series. Specifically, we apply this framework to the generation of single-qubit gates in a superconducting transmon system, and find high-fidelity solutions robust to detuning and amplitude errors across various parameter regimes. We also show control pulses which maximize fidelity while minimizing leakage at all times during the evolution. However, finding control solutions that address both effects simultaneously is shown to be much more challenging, indicating the presence of a trade-off relation.
• Abstract（参考訳）: ヒルベルト空間に埋め込まれた論理部分空間において量子ゲートを最適に生成する問題について検討する。 この一般的な問題は、様々な創発的な量子技術アーキテクチャに広がっている。 我々は、摂動に対する堅牢性の尺度として、計算部分空間の忠実性感受性を導出し、その部分空間からの漏洩を定量化するコスト関数を定義する。 2つのコスト関数を連続的に最小化する2段階最適化を用いて、両方の効果に取り組む。 具体的には、超伝導トランスモン系における単一量子ゲートの生成にこの枠組みを適用し、様々なパラメータ系における変形・振幅誤差に頑健な高忠実性解を求める。 また、進化中は常に漏れを最小限にしつつ、フィリティを最大化する制御パルスを示す。 しかしながら、両方の効果に同時に対処する制御解を見つけることは、トレードオフ関係の存在を示唆する、はるかに困難であることが示されている。

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