論文の概要: Overcoming the Speed-Fidelity Trade-off in Fast CZ Gates via Cyclic Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.00660v1
• Date: Wed, 01 Jul 2026 09:09:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-02 19:56:07.821612
• Title: Overcoming the Speed-Fidelity Trade-off in Fast CZ Gates via Cyclic Control
• Title（参考訳）: サイクル制御による高速CZゲートの高速不整合トレードオフ克服
• Abstract要約: 短時間の波形歪みは制御パルスの時間-反射対称性を破り、循環進化の正確な閉包を防ぐ。 パラメータ空間拡張に基づく循環制御戦略を導入し,自由度を付加することで制御性を回復する。 この手法を超伝導制御Zゲートで実験的に実証し、ゲート長を増大させることなくコヒーレントエラーの堅牢な抑制を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.45224279739977
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: High-fidelity quantum gates are essential for scalable quantum computation. However, at short durations, short-timescale waveform distortions break the time-reflection symmetry of control pulses, preventing the precise closure of cyclic evolution. This mechanism renders conventional symmetric protocols intrinsically over-constrained. Conventional strategies typically rely on smoothing the pulse envelopes or embedding the interaction pulse within a longer qubit pulse to bypass short-timescale distortions, which inevitably leads to a persistent speed-fidelity trade-off. To overcome this limitation, we introduce a cyclic control strategy based on parameter-space expansion, which restores controllability by incorporating an additional degree of freedom. We experimentally demonstrate this approach in a superconducting controlled-Z gate, achieving robust suppression of coherent errors without increasing gate duration, reducing the average coherent error from 0.27% to 0.12% across multiple two-qubit gates, as validated by cross-entropy benchmarking. Our results establish a general route to fast, high-fidelity cyclic quantum gates beyond the conventional speed-fidelity trade-off.
• Abstract（参考訳）: 高忠実度量子ゲートはスケーラブルな量子計算に不可欠である。 しかし、短時間で、短時間の波形歪みは制御パルスの時間-反射対称性を破り、循環進化の正確な閉ざしを防ぐ。 このメカニズムは従来の対称プロトコルを本質的に過剰に制約する。 従来の戦略では、パルスエンベロープを滑らかにするか、より長いキュービットパルスに相互作用パルスを埋め込むことで、短周期の歪みを回避している。 この制限を克服するために,パラメータ空間拡張に基づく循環制御戦略を導入する。 この手法を超伝導制御Zゲートにおいて実験的に実証し,複数の2ビットゲート間の平均コヒーレント誤差を0.27%から0.12%に低減し,コヒーレント誤差の抑制性を向上させる。 この結果から,高速かつ高忠実な循環型量子ゲートへの一般的な経路が確立された。

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