論文の概要: Incorporating multi-qubit exchange coupling effects between transmon qubits in Maxwell-Schrödinger numerical methods
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.24448v1
- Date: Tue, 30 Dec 2025 20:02:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-01 23:27:28.481424
- Title: Incorporating multi-qubit exchange coupling effects between transmon qubits in Maxwell-Schrödinger numerical methods
- Title（参考訳）: Maxwell-Schrödinger法におけるトランモン量子ビット間の多重量子交換結合効果の組み入れ
- Authors: Ghazi Khan, Thomas E. Roth,
- Abstract要約: マルチキュービット結合効果をMaxwell-Schrdinger法に組み込む方法を示す。
これらの効果は、マルチキュービット力学を著しく変えることができる強い古典的クロストークをもたらす可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superconducting qubits have emerged as a leading platform for realizing quantum computers. Accurate modeling of these devices is essential for predicting performance, improving design, and optimizing control. Many modeling approaches currently rely on lumped circuit approximations or other simplified treatments that can be limited in resolving the interplay between the qubit dynamics and the electromagnetic circuitry, leading to significant experimental deviations from numerical predictions at times. To address many of these limitations, methods that self-consistently solve the Schrödinger equation for qubit dynamics with the classical Maxwell's equations have been developed and shown to accurately predict a wide range of effects related to superconducting qubit control and readout. Despite these successes, these methods have not been able to consider multi-qubit effects that give rise to qubit-qubit entanglement. Here, we address this by rigorously deriving how multi-qubit coupling effects between transmon qubits can be embedded into Maxwell-Schrödinger methods. To support this, we build on earlier first-principles derivations of Maxwell-Schrödinger methods for the specific case of two transmon qubits coupled together through a common electromagnetic system in the dispersive regime. To aid in validating aspects of the Maxwell-Schrödinger framework, we also provide a new interpretation of Maxwell-Schrödinger methods as an efficient simulation strategy to capture the class of non-Markovian open quantum system dynamics. Our results demonstrate that these effects can give rise to strong classical crosstalk that can significantly alter multi-qubit dynamics, which we demonstrate for the cross-resonance gate. These classical crosstalk effects have been noted in cross-resonance experiments, but previous quantum theory and device analysis could not explain their origin.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットは量子コンピュータを実現するための主要なプラットフォームとして登場した。
これらのデバイスの正確なモデリングは、性能予測、設計の改善、制御の最適化に不可欠である。
現在、多くのモデリング手法は、量子ビット力学と電磁回路との相互作用を解き明かすのに限られる、ラムド回路近似やその他の単純化された処理に依存しており、時折数値予測からかなりの実験的な偏差が生じる。
これらの制限の多くに対処するため、古典的なマクスウェル方程式を用いて量子力学のシュレーディンガー方程式を自己整合的に解く手法が開発され、超伝導量子ビット制御と読み出しに関する幅広い効果を正確に予測することが示されている。
これらの成功にもかかわらず、これらの手法は、qubit-qubitの絡み合いを引き起こすマルチキュービット効果を考慮できない。
ここでは、トランスモン量子ビット間のマルチキュービット結合効果がマクスウェル・シュレーディンガー法にどのように埋め込まれるかを厳格に導出することによって、この問題に対処する。
これを支持するために、分散状態における共通の電磁系を介して結合された2つのトランモン量子ビットの特定のケースに対して、マクスウェル・シュレーディンガー法の最初の原理を導出する。
Maxwell-Schrödingerフレームワークの妥当性を検証するために、非マルコフ開量子系力学のクラスを捉えるための効率的なシミュレーション戦略として、Maxwell-Schrödinger法の新しい解釈を提供する。
これらの効果は, クロス共振ゲートにおいて, マルチキュービット・ダイナミックスを大きく変化させることのできる, 強い古典的クロストークを生じさせることを示す。
これらの古典的なクロストーク効果は、クロス共鳴実験で指摘されているが、以前の量子理論とデバイス分析は、その起源を説明できなかった。
関連論文リスト
- Nonlinear dynamical Casimir effect and Unruh entanglement in waveguide QED with parametrically modulated coupling [83.88591755871734]
理論的には、1次元導波路に対して動く2レベル量子ビットの配列について検討する。
この運動の周波数が2倍のクビット共鳴周波数に近づくと、光子のパラメトリック生成と量子ビットの励起を誘導する。
我々は、摂動図式技術と厳密なマスター方程式アプローチの両方を取り入れた包括的一般理論フレームワークを開発する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-30T15:54:33Z) - Field-Based Formalism for Calculating Multi-Qubit Exchange Coupling Rates for Transmon Qubits [0.0]
超伝導量子ビットは、量子コンピューティングの最も成熟したプラットフォームの一つである。
既存の固有モードソルバを用いた解析手法は、数量子ビット以上のデバイスを解析する場合、複雑で堅牢ではなく、計算的に禁忌である。
この研究は、トランモン量子ビット間のqubit-qubit交換結合速度を評価する文脈で説明する別のフレームワークの開発から始まります。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-08T13:31:18Z) - A quantum implementation of high-order power method for estimating geometric entanglement of pure states [39.58317527488534]
この研究は、多ビット純状態の絡み合いの幾何学的測度を推定する反復高次電力法の量子的適応を示す。
現在の(ハイブリッドな)量子ハードウェア上で実行可能であり、量子メモリに依存しない。
標準偏極チャネルに基づく単純な理論モデルを用いて,雑音がアルゴリズムに与える影響について検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-29T14:40:24Z) - Stochastic modeling of superconducting qudits in the dispersive regime [0.0773931605896092]
この研究は、オープン量子系における分散二次測定のモデル化に焦点をあてる。
トランスモン型キュートレットを用いた実験結果を用いて,本モデルの有効性を検証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-29T00:39:47Z) - Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate
Landau-Zener model [50.591267188664666]
本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。
我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z) - Maxwell-Schr\"{o}dinger Modeling of Superconducting Qubits Coupled to
Transmission Line Networks [0.0]
超伝導回路量子情報技術では、量子ビット状態の制御と測定に古典的なマイクロ波パルスが用いられる。
現在、これらのマイクロ波パルスの設計は、量子ビット状態が印加されたマイクロ波パルスをどのように修飾するかの自己整合相互作用を考慮しない単純な理論または数値モデルを用いている。
半古典的なMaxwell-Schr"odinger法の定式化と有限要素時間領域の離散化を、これらの自己整合ダイナミクスを記述するために提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-14T16:11:55Z) - Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the
spin-boson model [68.8204255655161]
量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。
変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。
量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z) - Probing quantum information propagation with out-of-time-ordered
correlators [41.12790913835594]
小型の量子情報プロセッサは、多体量子システムを効率的にエミュレートする約束を持っている。
ここでは、時間外順序付き相関器(OTOC)の測定を実演する。
我々の実験における中心的な要件は、時間進化をコヒーレントに逆転させる能力である。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-23T15:29:08Z) - Variational Simulation of Schwinger's Hamiltonian with Polarisation
Qubits [0.0]
シュウィンガーモデルにおける量子相転移に対する雑音の影響について検討する。
実験は、一対の偏光量子ビットを実現する自由空間光学スキームを用いて構築される。
ノイズの存在にもかかわらず、2量子系であってもシュヴィンガー・ハミルトンの位相遷移を検出することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-21T00:39:01Z) - Waveguide Bandgap Engineering with an Array of Superconducting Qubits [101.18253437732933]
局所周波数制御による8つの超伝導トランスモン量子ビットからなるメタマテリアルを実験的に検討した。
極性バンドギャップの出現とともに,超・亜ラジカル状態の形成を観察する。
この研究の回路は、1ビットと2ビットの実験を、完全な量子メタマテリアルへと拡張する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-05T09:27:53Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。