論文の概要: Optimal Control for Rydberg multi-qubit operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22202v1
• Date: Thu, 27 Nov 2025 08:18:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.455917
• Title: Optimal Control for Rydberg multi-qubit operations
• Title（参考訳）: Rydbergマルチキュービット演算の最適制御
• Authors: Hossein Abedi, Mohammadsadegh Khazali, Klaus Mølmer,
• Abstract要約: 我々は、Rydberg原子量子プロセッサ上で、マルチキュービット制御相、-NOTおよび-スワップゲートを実装する単一連続レーザーパルスを設計するために、量子最適制御技術を活用する。 制御スワップ(フレドキン)ゲートは, 自発放出, レーザ揺らぎ, ドップラー劣化などの不完全性を考慮しつつ, 99.74%の忠実度を実現している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computing algorithms can be decomposed into a universal set of elementary one- and two-qubit gates. Different physical implementations of quantum computing, however, employ interactions that permit direct conditional dynamics on multiple qubits in a single step. In this work, we leverage quantum optimal control techniques to design single continuous laser pulses that implement multi-qubit controlled-phase, -NOT and -swap (Fredkin) gates on Rydberg atom quantum processors. The identification of robust multi-qubit operations leads to reduced operation time and less decoherence, and the control field provides continuous protection of the atoms from environmental noise. Notably, we find that the controlled-swap (Fredkin) gate, implemented using this approach achieves 99.74\% fidelity while accounting for imperfections such as spontaneous emission, laser fluctuations, and Doppler dephasing.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングアルゴリズムは、基本的な1ビットと2ビットのゲートの普遍的な集合に分解することができる。 しかし、量子コンピューティングの様々な物理的実装は、単一のステップで複数の量子ビット上の直接条件力学を許容する相互作用を用いる。 本研究では,Rydberg 原子量子プロセッサ上でのマルチキュービット制御相 -NOT と -swap (Fredkin) ゲートを実装した単一連続レーザーパルスを設計するために,量子最適制御技術を利用する。 堅牢なマルチキュービット動作の同定は、動作時間を短縮し、デコヒーレンスを低減させ、制御フィールドは環境騒音から原子を継続的に保護する。 特に,本手法を用いて実装した制御スワップ(フレドキン)ゲートは,自発放射,レーザゆらぎ,ドップラー劣化などの不完全性を考慮しつつ,99.74 %の忠実度を実現している。

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