論文の概要: Suppression of Universal Errors in DFS-Encoded Superconducting Geometric Logical \emph{T} Gate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.00552v1
• Date: Fri, 01 May 2026 10:27:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-04 17:43:28.92663
• Title: Suppression of Universal Errors in DFS-Encoded Superconducting Geometric Logical \emph{T} Gate
• Title（参考訳）: DFS符号化超電導幾何学的論理的emph{T}ゲートにおけるユニバーサルエラーの抑制
• Authors: Cheng-Yun Ding, Li-Hua Zhang, Jian Zhou,
• Abstract要約: 本稿では, 普遍誤差の高次抑制を実現する制御超伝導論理式EmphTゲート方式を提案する。 数値シミュレーションにより、可変超伝導量子回路において、我々の幾何学的論理的EmphTゲートは、従来の合成幾何学的および動的ゲートよりも優れた性能を示すことが示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.998584933763862
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: High-fidelity logical \emph{T}-gate realization constitutes a core prerequisite for large-scale fault-tolerant quantum computing. However, conventional magic state distillation requires massive physical qubit overhead across successive distillation rounds, alongside sophisticated measurement and feedback control, thereby inducing considerable spatial and temporal resource consumption. Herein, we propose a controlled superconducting geometric logical \emph{T} gate scheme that achieves high-order suppression of universal errors, by integrating decoherence-free subspace encoding with multi-loop optimized composite geometric pulse engineering. Guided by tailored trajectory design, we systematically establish unified gate construction frameworks for conventional geometric, composite geometric, and optimized composite geometric protocols. By flexibly controling additional parametric degrees of freedom, the proposed scheme achieves substantially enhanced robustness against diverse noise sources. Numerical simulations reveal that, within tunable superconducting quantum circuits, our geometric logical \emph{T} gate outperforms both conventional composite geometric and dynamical gates in suppressing Rabi frequency, detuning, and residual inter-qubit crosstalk errors that can all be suppressed to the fourth order, while additionally providing inherent suppression of collective dephasing errors. The present strategy alleviates intrinsic limitations of mainstream approaches and opens a promising avenue toward robust high-fidelity logical \emph{T} gate construction.
• Abstract（参考訳）: 高忠実度論理的 \emph{T}-ゲート実現は、大規模フォールトトレラント量子コンピューティングのコア前提となる。 しかし、従来のマジックステート蒸留では、連続する蒸留ラウンドにまたがる膨大な物理クビットオーバーヘッドと、高度な測定とフィードバック制御が必要であり、それによって空間的および時間的資源消費が相当に増大する。 本稿では,デコヒーレンスフリーな部分空間符号化とマルチループ最適化された複合幾何パルス工学を統合することで,普遍誤差の高次抑制を実現する制御された超伝導幾何学的論理的 \emph{T} ゲートスキームを提案する。 そこで我々は,従来の幾何学的,複合幾何学的,最適化された合成幾何学的プロトコルのための統一ゲート構築フレームワークを体系的に確立した。 新たなパラメータ自由度を柔軟に制御することにより,様々なノイズ源に対する頑健性を大幅に向上させる。 数値シミュレーションにより、可変超伝導量子回路において、我々の幾何学的論理的 \emph{T} ゲートは、従来の合成幾何学的ゲートと動的ゲートの両方で、ラビ周波数、デチューニング、および残差量子ビット間クロストークエラーを抑え、これらは全て第4次に抑制できるが、同時に、集合的デファス誤りの固有の抑制を提供する。 この戦略は、主流アプローチの本質的な制限を緩和し、ロバストな高忠実度論理的 \emph{T} ゲート構築への有望な道を開く。

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