論文の概要: Mitigating many-body quantum crosstalk with tensor-network robust control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.03639v1
• Date: Wed, 04 Mar 2026 02:00:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-05 21:29:15.148355
• Title: Mitigating many-body quantum crosstalk with tensor-network robust control
• Title（参考訳）: テンソルネットワークロバスト制御による多体量子クロストークの緩和
• Authors: Nguyen H. Le, Florian Mintert, Eran Ginossar,
• Abstract要約: 複数ビットゲート操作と状態準備において,多体ロバスト制御が不要な結合を抑制するために有効であることを示す。 本稿では,50量子ビット列上の並列Xゲートと並列CNOTの高忠実性実装のための制御解の設計の有効性を示す。
• 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 crosstalk poses a major challenge to scaling up quantum computations as its strength is typically unknown and its effect accumulates exponentially as system size grows. Here, we show that many-body robust control can be utilized to suppress unwanted couplings during multi-qubit gate operations and state preparation. By combining tensor network simulations with the GRAPE algorithm, and leveraging an efficient random sampling over noise ensembles, our method overcomes the exponential scaling of the Hilbert space. We demonstrate its effectiveness for designing control solutions for high-fidelity implementations of parallel X gates and parallel CNOT on a chain of 50 qubits, and for realizing a 30-qubit GHZ state and the ground state of a 20-qubit Heisenberg model. In the presence of many-body quantum crosstalk due to parasitic interaction between neighboring qubits, robust control results in order-of magnitude improvement in fidelity for large system sizes. These findings pave the way for more reliable operations on near-term quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 量子クロストークは、その強度が通常不明であり、その効果はシステムサイズが大きくなるにつれて指数関数的に蓄積されるため、量子計算をスケールアップする上で大きな課題となる。 そこで本研究では,多体ロバスト制御を用いて,複数ビットゲート操作と状態準備において不要な結合を抑えることができることを示す。 テンソルネットワークシミュレーションをGRAPEアルゴリズムと組み合わせ、ノイズアンサンブル上の効率的なランダムサンプリングを活用することにより、ヒルベルト空間の指数的スケーリングを克服する。 我々は,50量子ビットの鎖上に並列Xゲートと並列CNOTの高忠実性実装のための制御解を設計し,20量子ビットハイゼンベルクモデルの30量子GHZ状態と基底状態を実現するための有効性を示した。 近隣の量子ビット間の寄生的相互作用による多体量子クロストークの存在下では、ロバストな制御により、大規模システムサイズに対する忠実度が桁違いに向上する。 これらの発見は、短期量子プロセッサにおけるより信頼性の高い操作の道を開いた。

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