論文の概要: Realizing leakage elimination operator-based adiabatic speedup on a superconducting quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.01226v1
• Date: Sun, 31 May 2026 13:16:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-02 21:34:29.397565
• Title: Realizing leakage elimination operator-based adiabatic speedup on a superconducting quantum processor
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサにおける漏れ除去演算子に基づく断熱速度アップの実現
• Abstract要約: 漏洩除去演算子(LEO)制御は,短時間で断熱高速化を実現するための効果的な戦略を提供する。 現実的な超伝導量子プロセッサ上でのLEOに基づく断熱的高速化の実現について述べる。 本研究は, 超伝導量子プロセッサ上でのLEOベースの断熱速度向上の実現可能性を検証するとともに, ノイズを考慮した断熱動力学におけるLEOの可能性を明らかにするものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.22846021731646
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The slow evolution required for adiabaticity in adiabatic quantum computation renders the system vulnerable to environmental noise. Leakage elimination operator (LEO) control provides an effective strategy to realize adiabatic speedup over a short timescale, thus mitigating the noise impact. Despite extensive theoretical investigations, the realization of LEO-based adiabatic speedup on realistic superconducting quantum processors remains absent. In this work, we present such a realization on IBM superconducting quantum processors. We first characterize the trade-off between adiabaticity and noise accumulation by varying the total evolution time on both the Qiskit simulator and the ibm_marrakesh processor, employing a comprehensive noise model that closely reproduces the experimental results. We then implement ideal LEO pulse derived for a closed system and achieve a significant enhancement of adiabatic fidelity within a short evolution time. To further improve the adiabatic fidelity, we refine the ideal LEO pulse via Bayesian optimization based on the comprehensive noise model. The optimized pulse yields a modest fidelity gain in simulation, yet on hardware it falls short of the ideal pulse under the present experimental conditions. Our work validates the feasibility of LEO-based adiabatic speedup on a superconducting quantum processor and highlights the potential of LEO for noise-aware adiabatic dynamics.
• Abstract（参考訳）: 断熱的な量子計算における断熱に必要とされる緩やかな進化は、システムは環境騒音に弱い。 漏洩除去演算子 (LEO) 制御は, 短時間で断熱速度を向上し, ノイズの影響を緩和する有効な手法を提供する。 広範な理論的研究にもかかわらず、現実的な超伝導量子プロセッサ上でのLEOベースの断熱的スピードアップの実現はいまだに存在しない。 本稿では,IBMの超伝導量子プロセッサにそのような実現法を提案する。 まず,Qiskitシミュレータとibm_marrakeshプロセッサの総進化時間を変化させ,実験結果を密に再現した包括的ノイズモデルを用いて,断熱性と雑音蓄積のトレードオフを特徴付ける。 次に, 閉じた系に導出される理想的なLEOパルスを実装し, 短い進化時間で断熱忠実度を著しく向上させる。 さらに断熱的忠実度を改善するため,ベイズ最適化による理想的なLEOパルスを包括的雑音モデルに基づいて改良する。 最適化パルスは、シミュレーションにおいて控えめな忠実性向上をもたらすが、ハードウェア上では、現在の実験条件下では理想パルスに劣る。 本研究は, 超伝導量子プロセッサ上でのLEOベースの断熱速度向上の実現可能性を検証するとともに, ノイズを考慮した断熱力学におけるLEOの可能性を明らかにするものである。

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