論文の概要: Global Control with the Tavis-Cummings Interaction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.12906v1
- Date: Thu, 11 Jun 2026 05:03:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-12 15:55:27.592108
- Title: Global Control with the Tavis-Cummings Interaction
- Title（参考訳）: テーバイス・カミングス相互作用によるグローバル制御
- Authors: Plato Deliyannis, Iman Marvian,
- Abstract要約: 制御パルスが全ての量子ビットに対して同一に作用する大域的制御下での量子ビット系の制御可能性について検討する。
量子ビットとボソニックモードの合同ヒルベルト空間上で実装できるユニタリ群を特徴づける。
n>2 の量子ビットに対して、実現可能なユニタリの集合は、TCハミルトニアンの「事故」対称性によって制限されることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study the controllability of a system of qubits under global control, where control pulses act identically on all qubits. Specifically, we consider a collection of qubits identically coupled to a single bosonic mode, or harmonic oscillator, via the Jaynes-Cummings interaction. This collective coupling, known as the Tavis-Cummings (TC) interaction, has been realized in several quantum computing platforms, including superconducting and atomic qubit systems. Although the qubits do not interact directly with one another, they can become entangled through their common coupling to the bosonic mode. We characterize the group of unitaries that can be implemented on the joint Hilbert space of the qubits and bosonic mode using the TC interaction together with a global $z$ field $J_z$, corresponding to identical z rotations on all qubits. We show that for n>2 qubits the set of realizable unitaries is restricted by an "accidental" symmetry of the TC Hamiltonian, distinct from its "standard" U(1) and permutational symmetries. On the other hand, we find that the Hamiltonian $J_z^2$ breaks this accidental symmetry and, together with the TC interaction and $J_z$, achieves semi-universality: it allows the implementation of arbitrary unitaries that respect permutational and U(1) symmetry, up to certain constraints on the center of the group. In a companion paper, we further analyze this remarkable accidental symmetry and show that it can be understood through Schwinger's bosonic model of angular momentum.
- Abstract（参考訳）: 制御パルスが全ての量子ビットに対して同一に作用する大域的制御下での量子ビット系の制御可能性について検討する。
具体的には、Jaynes-Cummings相互作用を介して、単一ボソニックモードまたは調和振動子と同一結合した量子ビットの集合を考える。
タビス・カミングス(TC)相互作用として知られるこの集団結合は、超伝導や原子量子ビット系を含むいくつかの量子コンピューティングプラットフォームで実現されている。
量子ビットは直接相互作用しないが、ボソニックモードとの共通結合によって絡み合うことができる。
我々は、全ての量子ビット上の同一のz回転に対応する大域$z$場$J_z$と共に、TC相互作用を用いて、量子ビットとボソニックモードの合同ヒルベルト空間に実装できるユニタリの群を特徴づける。
n>2 の量子ビットに対して、実現可能なユニタリの集合は、TCハミルトニアンの「アクシデンタル」対称性によって制限され、その「標準」 U(1) と置換対称性とは異なっていることを示す。
一方、ハミルトニアン$J_z^2$はこの偶数対称性を破り、TC相互作用と$J_z$と共に半ユニバーサリティ(英語版)を達成する。
共役論文では、この顕著な事故対称性を解析し、シュウィンガーのボソニックモデルにより角運動量を理解することができることを示す。
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