論文の概要: Cavity Mediated Two-Qubit Gate: Tuning to Optimal Performance with NISQ Era Quantum Simulations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.12030v1
- Date: Fri, 12 Dec 2025 20:43:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.078748
- Title: Cavity Mediated Two-Qubit Gate: Tuning to Optimal Performance with NISQ Era Quantum Simulations
- Title（参考訳）: キャビティ媒介二量子ゲート:NISQ時代量子シミュレーションによる最適性能調整
- Authors: Shreekanth S. Yuvarajan, Vincent Iglesias-Cardinale, David Hucul, Herbert F. Fotso,
- Abstract要約: 空洞を介する2ビットゲートの症例について検討した。
システムのダイナミクスを確実に追跡できる量子回路を用いたシミュレーションを実装した。
我々の量子アルゴリズムは、NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum)時代のシステムと互換性があり、量子ビット間の状態転送操作の忠実さをマップすることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.019999259391104387
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A variety of photon-mediated operations are critical to the realization of scalable quantum information processing platforms and their accurate characterization is essential for the identification of optimal regimes and their experimental realizations. Such light-matter interactions are often studied with a broad variety of analytical and computational methods that are constrained by approximation techniques or by computational scaling. Quantum processors present a new avenue to address these challenges. We consider the case of cavity mediated two-qubit gates. To investigate quantum state transfer between the qubits, we implement simulations with quantum circuits that are able to reliably track the dynamics of the system. Our quantum algorithm, compatible with NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum) era systems, allows us to map out the fidelity of the state transfer operation between qubits as a function of a broad range of system parameters including the respective detunings between the qubits and the cavity, the damping factor of the cavity, and the respective couplings between the qubits and the cavity. The algorithm provides a robust and intuitive solution, alongside a satisfactory agreement with analytical solutions or classical simulation algorithms in their respective regimes of validity. It allows us to identify under-explored regimes of optimal performance, relevant for heterogeneous quantum platforms, where the two-qubit gate can be rather effective between far-detuned qubits that are neither resonant with each other nor with the cavity. Besides its present application, the method introduced in the current paper can be efficiently used in otherwise untractable variations of the model and in various efforts to simulate and optimize photon-mediated two-qubit gates and other relevant operations in quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 光子を介する様々な操作はスケーラブルな量子情報処理プラットフォームの実現に不可欠であり、その正確な特徴は最適な状態の同定と実験的な実現に不可欠である。
このような光-物質相互作用は、近似技術や計算スケーリングによって制約される、多種多様な解析的および計算的手法でしばしば研究される。
量子プロセッサはこれらの課題に対処するための新しい道を示す。
空洞を介する2ビットゲートの症例を考察する。
量子ビット間の量子状態伝達を調べるため、系の力学を確実に追跡できる量子回路を用いたシミュレーションを実装した。
我々の量子アルゴリズムは、NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum)時代のシステムと互換性があり、キュービット間の状態伝達操作の忠実さを、キュービットとキャビティ間の各分解、キャビティの減衰係数、およびキュービットとキャビティ間の各結合を含む幅広いシステムパラメータの関数としてマップすることができる。
このアルゴリズムは、解析的解法や古典的シミュレーションアルゴリズムとの整合性を備えた、堅牢で直感的な解を提供する。
これにより、不均一な量子プラットフォームに関係する、探索されていない最適性能のレギュレーションを特定できる。
本手法は,本手法の応用に加えて, 量子情報処理における光子を介する2量子ビットゲートおよび他の関連する操作をシミュレートし, 最適化するためにも有効である。
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