論文の概要: Inverse designed Hamiltonians for perfect state transfer and remote entanglement generation, and applications in superconducting qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13584v1
- Date: Wed, 15 Oct 2025 14:16:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-16 20:13:28.703983
- Title: Inverse designed Hamiltonians for perfect state transfer and remote entanglement generation, and applications in superconducting qubits
- Title（参考訳）: 完全状態移動とリモート絡み合い生成のための逆設計されたハミルトニアンとその超伝導量子ビットへの応用
- Authors: Tian-Le Wang, Ze-An Zhao, Peng Wang, Sheng Zhang, Ren-Ze Zhao, Xiao-Yan Yang, Hai-Feng Zhang, Zhi-Fei Li, Yuan Wu, Peng Duan, Ming Gong, Guo-Ping Guo,
- Abstract要約: ハミルトニアン逆エンジニアリングは、特定の量子進化やターゲット状態の準備のためのプロトコルの設計を可能にする。
我々は、ドームモデルと呼ばれるハミルトン系のクラスを構築し、システムのノイズに対する堅牢性を大幅に改善する。
我々の研究は、急速かつ柔軟なハミルトン工学を可能にするチューナブルカプラを用いた超伝導量子ビットの実証に特に適している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.409153512099138
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Hamiltonian inverse engineering enables the design of protocols for specific quantum evolutions or target state preparation. Perfect state transfer (PST) and remote entanglement generation are notable examples, as they serve as key primitives in quantum information processing. However, Hamiltonians obtained through conventional methods often lack robustness against noise. Assisted by inverse engineering, we begin with a noise-resilient energy spectrum and construct a class of Hamiltonians, referred to as the dome model, that significantly improves the system's robustness against noise, as confirmed by numerical simulations. This model introduces a tunable parameter $m$ that modifies the energy-level spacing and gives rise to a well-structured Hamiltonian. It reduces to the conventional PST model at $m=0$ and simplifies to a SWAP model involving only two end qubits in the large-$m$ regime. To address the challenge of scalability, we propose a cascaded strategy that divides long-distance PST into multiple consecutive PST steps. Our work is particularly suited for demonstration on superconducting qubits with tunable couplers, which enable rapid and flexible Hamiltonian engineering, thereby advancing the experimental potential of robust and scalable quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: ハミルトニアン逆エンジニアリングは、特定の量子進化やターゲット状態の準備のためのプロトコルの設計を可能にする。
完全状態転送(PST)とリモート絡み合い生成は、量子情報処理における鍵となるプリミティブとして機能するため、注目すべき例である。
しかし、従来の方法で得られたハミルトン派は、しばしばノイズに対する頑丈さを欠いている。
逆工学の助けを借りて、ノイズ耐性エネルギースペクトルから始まり、数値シミュレーションによって確認されたように、ドームモデルと呼ばれるハミルトン系のクラスを構築し、システムのノイズに対する堅牢性を大幅に改善する。
このモデルは、エネルギーレベルの間隔を調整し、十分に構造化されたハミルトニアンを生じさせる調整可能なパラメータ$m$を導入する。
これは従来のPSTモデルに$m=0$で還元し、大質量のm$レジームで2つの端量子ビットしか持たないSWAPモデルに単純化する。
スケーラビリティの課題に対処するため、長距離PSTを複数の連続PSTステップに分割するカスケード戦略を提案する。
我々の研究は、高速でフレキシブルなハミルトン工学を可能にし、堅牢でスケーラブルな量子情報処理の実験的ポテンシャルを推し進めるチューナブルカプラによる超伝導量子ビットの実証に特に適している。
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