論文の概要: Robust composite two-qubit gates for silicon-based spin qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.04773v1
- Date: Thu, 05 Mar 2026 03:44:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-06 22:06:11.058776
- Title: Robust composite two-qubit gates for silicon-based spin qubits
- Title（参考訳）: シリコン系スピン量子ビットに対するロバスト複合2量子ゲート
- Authors: Yang-Yang Yu, Guang-Hui Zhang, Yan-Jie He, Jun Wu, Xue-Ke Song, Dong Wang,
- Abstract要約: パラメータ化された2ビットゲートの集合を実現するために,ハミルトン逆工学に基づく普遍的アプローチを提案する。
この方法は、4つのエネルギー準位間の遷移の同時制御に特有の利点を持っている。
シリコンダブル量子ドット(DQD)に適用すると、1ステップのfSimゲートと1つのパルススイッチでBゲートを実現することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.08320693294942
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a universal approach based on Hamiltonian inverse engineering to realize a set of parameterized two-qubit gates. This method possesses unique advantages to simultaneous control of transitions among four energy levels, providing a simpler and effective way to construct composite two-qubit gates with fewer operations than traditional methods. Applied to silicon double quantum dots (DQDs), one can realize a one-step fSim gate and a B gate with only one pulse switch. Of note, the method can be further integrated with various optimization theories to enhance gate performance. Based on quantum optimal control theory, we develop a high-fidelity fSim gate scheme with experimentally feasible pulse shapes, featuring an average gate time of 50 ns and a theoretical fidelity of 99.95% in the presence of decoherence and approximation error. By incorporating geometric quantum gate principles, we propose a combined geometric and dynamic fSim gate scheme. Numerical simulations demonstrate that this hybrid scheme exhibits stronger robustness against systematic errors compared to the purely dynamic approach. Our method is generalizable to arbitrary two-qubit physical systems, offering a feasible pathway for rapidly and robustly constructing composite two-qubit gates.
- Abstract（参考訳）: パラメータ化された2ビットゲートの集合を実現するために,ハミルトン逆工学に基づく普遍的アプローチを提案する。
この方法は、4つのエネルギーレベル間の遷移の同時制御に特有の利点を有しており、従来の方法よりも少ない操作で2ビットの複合ゲートを構築するためのよりシンプルで効果的な方法を提供する。
シリコンダブル量子ドット(DQD)に適用すると、1ステップのfSimゲートと1つのパルススイッチでBゲートを実現することができる。
なお、ゲート性能を向上させるため、様々な最適化理論とさらに統合することができる。
量子最適制御理論に基づき、実験可能なパルス形状を持つ高忠実度fSimゲートスキームを開発し、デコヒーレンスと近似誤差の存在下で平均ゲート時間50 nsと理論フィダリティ99.95%を特徴とする。
幾何学的量子ゲート原理を取り入れて、幾何学的および動的なfSimゲートスキームを提案する。
シミュレーションにより, このハイブリッド方式は, 純粋に動的アプローチと比較して, 系統的誤差に対して強い強靭性を示すことが示された。
提案手法は任意の2キュービット物理系に対して一般化可能であり, 複合2キュービットゲートを高速かつ堅牢に構築するための実現可能な経路を提供する。
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