論文の概要: Agnostic Dynamical Decoupling for Single-Qubit Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.13477v1
• Date: Fri, 13 Mar 2026 18:00:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 16:19:35.235984
• Title: Agnostic Dynamical Decoupling for Single-Qubit Gates
• Title（参考訳）: 単一量子ゲートの非依存動的デカップリング
• Authors: Gumaro Rendon,
• Abstract要約: 所望のゲートを実装したスムーズな単一ビット制御パルスの設計法を提案する。 ノイズモデルの事前知識を必要とする動的に修正されたゲート構造とは異なり、本手法はターゲット-バス相互作用の詳細な形式に依存しない。
• 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: We introduce a method for designing smooth single-qubit control pulses that implement a desired gate while suppressing the effect of unknown static error sources to first order. Unlike dynamically corrected gate constructions that require prior knowledge of the noise model, the present approach is agnostic to the detailed form of the target-bath interaction. The method parametrizes the control propagator through an auxiliary matrix expansion over orthogonal basis functions and enforces decoupling through algebraic orthogonality and equal-norm constraints on the expansion coefficients. These conditions guarantee that the leading Magnus contribution of an arbitrary static interaction reduces to a term proportional to the identity on the target system, thereby cancelling first-order error effects independently of the microscopic origin of the noise. We further show that the same construction suppresses, to first order, mediated couplings between simultaneously controlled qubits when their interaction occurs through intermediate environmental degrees of freedom, yielding effective second-order decoupling of the induced inter-qubit interaction. By using a discrete cosine transform parametrization, the pulse-synthesis problem is cast into a numerically stable constrained optimization with a minimal number of free parameters. Numerical examples for $R_z$ rotations and random single-qubit unitaries demonstrate smooth control fields that realize the target gates while remaining robust against arbitrary static single-qubit noise and mediated multi-qubit couplings. These results provide a hardware-friendly route toward noise-agnostic dynamically corrected single-qubit gates.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,未知の静的誤差源の効果を1次に抑えつつ,所望のゲートを実装したスムーズな単一ビット制御パルスの設計手法を提案する。 ノイズモデルの事前知識を必要とする動的に修正されたゲート構造とは異なり、本手法はターゲット-バス相互作用の詳細な形式に依存しない。 この方法は、直交基底関数上の補助行列展開を通じて制御プロパゲータをパラメトリズし、拡張係数の代数直交制約と等ノルム制約を通じてデカップリングを強制する。 これらの条件は、任意の静的相互作用のリードマグナス寄与がターゲット系のアイデンティティに比例する項に減少することを保証するため、ノイズの顕微鏡的起源とは無関係に一階誤差効果をキャンセルする。 さらに, 同時に制御された量子ビット間の相互作用が, 中間的な環境次数の自由度によって生じるとき, 同時に結合が抑制され, 誘導された量子ビット間相互作用の2次疎結合が効果的であることを示す。 離散コサイン変換パラメトリゼーションを用いることで、パルス合成問題は最小数の自由パラメータで数値的に安定な最適化にキャストされる。 R_z$回転とランダム単一キュービットユニタリの数値例は、任意の静的単一キュービット雑音と介在するマルチキュービット結合に対して頑健でありながら、ターゲットゲートを実現する滑らかな制御場を示す。 これらの結果は、ノイズに依存しない動的修正シングルキュービットゲートへのハードウェアフレンドリーな経路を提供する。

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