論文の概要: Analytical blueprint for 99.999% fidelity X-gates on present superconducting hardware under strong driving
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.19919v1
- Date: Mon, 22 Dec 2025 22:47:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-24 19:17:49.682223
- Title: Analytical blueprint for 99.999% fidelity X-gates on present superconducting hardware under strong driving
- Title（参考訳）: 現在の超伝導ハードウェアにおける99.999%忠実Xゲートの強駆動時における解析的青写真
- Authors: José Diogo Da Costa Jesus, Boxi Li, Yuan Gao, Rami Barends, Francisco Andrés Cárdenas-López, Felix Motzoi,
- Abstract要約: 既存のデコヒーレンスレートを組み込んだ場合, 7ns$-rotationに対して, 10～5$以下のゲート不忠実度を数値的に示す。
また、DRAGプリファクタの最適値に関する長年の質問にも答えるとともに、常にデチューンする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.406638884109584
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Achieving very fast gates that undercut the natural limits set by decoherence requires going into the strong driving limit. Realizing single-qubit control predicted beyond semi-classical, time-dependent modeling has yet to be experimentally realized on superconducting and most other computing platforms. In this regime, the common model of dynamics within a three-level manifold breaks down, and instead, we see new quantum error channels growing abruptly with decreasing time. To identify these error processes we systematically calculate the effect of multi-photon transitions that occur out of the computational space. We then derive analytical formulas to suppress these effects, as well as amplitude and phase errors on the qubit space; we term these R1D for suppressing the $|0\rangle-|2\rangle$ transition and R2D when also suppressing $|1\rangle-|3\rangle$ leakage. We also answer long-standing questions about the optimal values of the DRAG prefactor as well as constant detuning, when accounting for time-ordering, and also show how to calibrate other prefactors for further performance improvement. Upon correcting these varied sources of error, we numerically demonstrate gate infidelities below $10^{-5}$ for a 7ns $π$-rotation when incorporating existing decoherence rates.
- Abstract（参考訳）: デコヒーレンスによって設定された自然の限界を下降させる非常に速いゲートを得るには、強い運転限界に入る必要がある。
半古典的時間依存モデリングを超えて予測されるシングルキュービット制御を実現することは、超伝導やその他のコンピューティングプラットフォームで実験的に実現されていない。
この状態下では、3レベル多様体内の力学の共通モデルが崩壊し、代わりに時間の減少とともに新しい量子エラーチャネルが急激に成長するのを見る。
これらの誤差過程を同定するために、計算空間から発生する多光子遷移の効果を体系的に計算する。
次に、解析公式を導出し、これらの効果を抑えるとともに、キュービット空間上の振幅と位相誤差を導出し、これらのR1Dを、$|0\rangle-|2\rangle$ transition と R2D を、また$|1\rangle-|3\rangle$ leakage を抑えるときに、R2D と表現する。
また、DRAGプリファクタの最適値や、時間順を考慮に入れた場合の定型化に関する長年の疑問にも答えるとともに、さらなるパフォーマンス向上のために他のプリファクタの校正方法を示す。
これらの様々な誤差源を補正すると、既存のデコヒーレンス率を組み込んだ場合、7ns$π$ローテーションに対して10^{-5}$以下のゲート不完全性を数値的に示す。
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