論文の概要: Composite quantum gates simultaneously compensated for multiple errors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.21594v3
- Date: Tue, 28 Apr 2026 08:58:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-29 14:06:43.807169
- Title: Composite quantum gates simultaneously compensated for multiple errors
- Title（参考訳）: 複数の誤差に対して同時に補償された複合量子ゲート
- Authors: Hristo G. Tonchev, Nikolay V. Vitanov,
- Abstract要約: 我々は、振幅(レービ周波数)、デチューニング(周波数)、持続時間誤差を同時に補償しながら、Xとアダマールゲートを実装したパルスシーケンスを導入する。
すべての家族でシーケンス長とロバスト性ウィンドウのトレードオフが期待でき、大きなエラードメインに対する忠実度が大幅に向上する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Systematic control errors remain a primary obstacle to realizing high-fidelity single-qubit gates. We introduce composite pulse sequences that implement X and Hadamard gates while simultaneously compensating amplitude (Rabi-frequency), detuning (frequency), and duration errors. Our construction uses two complementary strategies: (i) derivative-based cancellation of error terms in the full unitary (not just the transition probability), formulated via the Cayley-Klein parametrization, and (ii) direct minimization of the average gate infidelity over prescribed error ranges. We derive symmetric five-pulse solutions with closed-form phases that cancel all first-order terms (including the mixed derivative), and numerically optimize longer sequences -- up to 15 pulses -- to achieve higher-order suppression. We also show that standard ``universal'' five-pulse sequences (U5a/U5b) emerge as simple phase-shifted instances of our symmetric solutions, yielding broad robustness to both detuning and amplitude errors. Finally, we construct variable-area sequences for $R_x(π/2)$, which, up to virtual Z rotations, benchmark the Hadamard gate. Across all families we observe the expected trade-off between sequence length and robustness window, with substantial boosts in fidelity over large error domains.
- Abstract（参考訳）: 体系的な制御誤差は、高忠実度単一ビットゲートを実現するための主要な障害である。
我々は,Xとアダマールゲートを実装した複合パルス列を導入し,振幅(レービ周波数),デチューニング(周波数),持続時間誤差を同時に補償する。
私たちの建設には2つの補完戦略があります。
i) ケイリー・クラインパラメトリゼーションにより定式化された完全ユニタリ(遷移確率だけでなく)における微分に基づく誤差項のキャンセル
(ii)所定の誤差範囲における平均ゲート不忠実度の直接最小化。
我々は、全1次項(混合微分を含む)をキャンセルする閉形式位相を持つ対称5パルス解を導出し、より長い列(最大15パルス)を数値的に最適化し、高次抑制を実現する。
また、標準の ``universal'' 5パルス列 (U5a/U5b) が対称解の単純な位相シフト例として出現し、変形誤差と振幅誤差の両方に広い堅牢性をもたらすことを示す。
最後に、変数領域列を$R_x(π/2)$に対して構築し、仮想Z回転まで、アダマールゲートをベンチマークする。
すべての家族でシーケンス長とロバスト性ウィンドウのトレードオフが期待でき、大きなエラードメインに対する忠実度が大幅に向上する。
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