論文の概要: Transition-Aware Decomposition of Single-Qudit Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.25561v1
- Date: Wed, 29 Oct 2025 14:25:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-30 15:50:45.703353
- Title: Transition-Aware Decomposition of Single-Qudit Gates
- Title（参考訳）: 遷移を考慮した単一ゲートの分解
- Authors: Denis A. Drozhzhin, Evgeniy O. Kiktenko, Aleksey K. Fedorov, Anastasiia S. Nikolaeva,
- Abstract要約: 本稿では,単一キューディット演算をキューディット選択規則で許容されるパルス列に分解する資源効率のアルゴリズムを提案する。
具体的には、いくつかのタイプの捕獲されたイオン(特に171textYb+$, $137textBa+$, $40textCa+$, 8,6textRb+$)に対するキュディット分解の比較と、超伝導クォーディットの分解について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.19999259391104385
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computation with $d$-level quantum systems, also known as qudits, benefits from the possibility to use a richer computational space compared to qubits. However, for arbitrary qudit-based hardware platform the issue is that a generic qudit operation has to be decomposed into the sequence of native operations $-$ pulses that are adjusted to the transitions between two levels in a qudit. Typically, not all levels in a qudit are simply connected to each other due to specific selection rules. Moreover, the number of pulses plays a significant role, since each pulse takes a certain execution time and may introduce error. In this paper, we propose a resource-efficient algorithm to decompose single-qudit operations into the sequence of pulses that are allowed by qudit selection rules. Using the developed algorithm, the number of pulses is at most $d(d{-}1)/2$ for an arbitrary single-qudit operation. For specific operations the algorithm could produce even fewer pulses. We provide a comparison of qudit decompositions for several types of trapped ions, specifically $^{171}\text{Yb}^+$, $^{137}\text{Ba}^+$, $^{40}\text{Ca}^+$, $^{86}\text{Rb}^+$ with different selection rules, and also decomposition for superconducting qudits.
- Abstract（参考訳）: $d$レベルの量子システム(quditsとしても知られる)による量子計算は、キュービットと比較してよりリッチな計算空間を使用する可能性の恩恵を受けている。
しかし、任意のquditベースのハードウェアプラットフォームでは、一般的なqudit操作をネイティブ操作のシーケンスに分解し、qudit内の2つのレベル間の遷移に合わせて調整する必要がある。
通常、quditのすべてのレベルは、特定の選択規則のために単純に接続されるわけではない。
さらに、各パルスは一定の実行時間を必要とし、エラーを起こす可能性があるため、パルスの数が重要な役割を果たす。
本稿では,Qudit選択規則で許容されるパルス列に単一キューディット演算を分解する資源効率のアルゴリズムを提案する。
開発したアルゴリズムを用いて、パルスの数は任意の単一量子演算に対して最大$d(d{-}1)/2$である。
特定の演算に対して、アルゴリズムはさらに少ないパルスを生成することができる。
具体的には、いくつかのタイプの捕獲されたイオン、特に$^{171}\text{Yb}^+$, $^{137}\text{Ba}^+$, $^{40}\text{Ca}^+$, $^{86}\text{Rb}^+$と超伝導クォーディットの分解を比較する。
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