論文の概要: Pulse Shaping for Superconducting Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.21565v1
• Date: Thu, 23 Apr 2026 11:37:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.468153
• Title: Pulse Shaping for Superconducting Qubits
• Title（参考訳）: 超電導量子ビットのためのパルス整形
• Authors: Animesh Patra, Ankur Raina,
• Abstract要約: 本稿では、パルス設計の物理的直観、ゲートレベルの記述の分析的理解、ハードウェアの実践的考察を統合する枠組みを提案する。 本稿は、超伝導量子コンピューティングの学生や初期の研究者のためのガイドとしての役割も果たそうとしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-fidelity control of superconducting qubits requires carefully shaped microwave pulses that account for multiple error channels. In this work, we present a pedagogical introduction to pulse-shaping techniques for transmon qubits, aiming to provide a unified, accessible framework that integrates physical intuition for pulse design, analytical understanding of gate-level descriptions, and practical considerations of hardware. This article further aims to serve as a guide for students and early researchers entering superconducting quantum computing. We begin by examining simple pulse envelopes and their spectral properties, highlighting how finite bandwidth leads to leakage outside the computational subspace. These observations motivate the introduction of the derivative removal by adiabatic gate (DRAG) technique, which uses a quadrature component proportional to the pulse's time derivative to suppress off-resonant excitations. We analyze the single-qubit case using the Magnus expansion, which provides a clear understanding of the order-by-order introduction of error channels. We discuss the practical hardware realities of control pulse generation, focusing on arbitrary waveform generators (AWG), local oscillators (LO), and IQ mixing. Common imperfections are discussed in terms of their impact on the effective pulse shape and qubit Hamiltonian. Finally, we extend the discussion to two-qubit operations, focusing on the cross-resonance gate and the emergence of effective interactions.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットの高忠実度制御には、複数のエラーチャネルを考慮に入れた注意深く形をしたマイクロ波パルスが必要である。 本研究では,パルス設計の物理的直観,ゲートレベルの記述の分析的理解,ハードウェアの実践的考察を統合した,統一的でアクセスしやすいフレームワークの提供を目的として,トランスモン量子ビットのパルス整形技術に関する教育的な紹介を行う。 本稿は、超伝導量子コンピューティングの学生や初期の研究者のためのガイドとしての役割も果たそうとしている。 まず、単純なパルスエンベロープとそのスペクトル特性を調べ、有限帯域が計算部分空間の外側の漏れをいかに引き起こすかを明らかにする。 これらの観察は、パルスの時間微分に比例した二次成分を用いて非共鳴励起を抑制する、断熱ゲート(DRAG)技術による誘導体除去の導入を動機付けている。 我々はMagnus拡張を用いて単一量子ビットのケースを解析し、エラーチャネルのオーダー・バイ・オーダーの導入を明確に理解する。 本稿では、任意の波形発生器(AWG)、局所発振器(LO)、IQ混合に着目し、制御パルス生成の実用的ハードウェア現実性について論じる。 一般的な欠陥は、有効パルス形状と量子ハミルトニアンに対する影響の観点から議論される。 最後に、交差共振ゲートと効果的な相互作用の出現に焦点をあてて、2量子演算に議論を拡大する。

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