論文の概要: Universal Robust Quantum Gates via Doubly Geometric Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.02962v1
• Date: Fri, 03 Apr 2026 10:53:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-06 17:20:24.451934
• Title: Universal Robust Quantum Gates via Doubly Geometric Control
• Title（参考訳）: 二重幾何学制御によるユニバーサルロバスト量子ゲート
• Authors: Hai Xu, Tao Chen, Junkai Zeng, Xiu-Hao Deng, Fang Gao, Xin Wang, Zheng-Yuan Xue, Chengxian Zhang,
• Abstract要約: 普遍的な2重な幾何学的ゲートの枠組みを導入する。 定義条件が制御誤差の4次同時抑制に繋がることを示す。 その結果,高次ロバストな量子ゲートへの一般かつスケーラブルな経路として,2次元幾何学的制御が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.218693746723512
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Geometric quantum computation offers a potential route to fault-tolerant quantum information processing by exploiting the global nature of geometric phases. However, achieving controlled high-order suppression of multiple error sources remains a long-standing limitation, particularly in realistic large-scale circuits with complex noise environments. This limitation is largely due to the absence of a general framework that directly characterizes error accumulation and enables systematic improvement. Here we establish such a framework for universal doubly geometric gates by embedding target operations into a hierarchy of level-n identity constructions. This approach enables direct quantification of error accumulation while removing structural constraints inherent in previous schemes. We analytically show that the defining conditions lead to simultaneous fourth-order suppression of control errors, with a systematic extension to sixth-order suppression via higher-level constructions. Our results establish doubly geometric control as a general and scalable route toward high-order robust quantum gates, with potential implications for fault-tolerant quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 幾何学的量子計算は、幾何学的位相のグローバルな性質を活用することにより、フォールトトレラントな量子情報処理への潜在的経路を提供する。 しかし、複雑なノイズ環境を持つ現実的な大規模回路において、複数の誤差源の制御された高次抑制を実現することは、長年の限界であり続けている。 この制限は主に、エラーの蓄積を直接特徴付け、体系的な改善を可能にする一般的なフレームワークがないためである。 ここでは、対象演算をレベルnの恒等構造の階層に埋め込むことにより、普遍的な二重幾何ゲートの枠組みを確立する。 このアプローチは、以前のスキームに固有の構造的制約を除去しながら、エラー蓄積の直接定量化を可能にする。 提案手法は,制御エラーの同時4次抑制と高次構成による6次抑制の体系的拡張を両立させることを解析的に示す。 本研究は,高次ロバストな量子ゲートへの汎用かつスケーラブルな経路として2重な幾何学的制御を確立し,フォールトトレラントな量子情報処理の可能性を秘めている。

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