論文の概要: Separating transient leakage exposure from endpoint cancellation in fast transmon single-qubit gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.05779v1
• Date: Tue, 07 Jul 2026 03:09:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-08 21:24:51.376588
• Title: Separating transient leakage exposure from endpoint cancellation in fast transmon single-qubit gates
• Title（参考訳）: 高速単一量子ゲートにおける終端キャンセルからの過渡的漏洩露光の分離
• Authors: Haoran Yang, Fudong Liu, Weilong Wang, Yangyang Fei, Zheng Shan,
• Abstract要約: 弱い非調和トランスモン上のゲートは、非計算状態へのリークによって制限される。 DRAGなどの標準緩和はゲートの端の漏れ振幅に作用する。 この終端振幅とゲート中に蓄積した過渡的漏洩露光は、別個のモジュールに割り当てることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.308909096957526
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fast single-qubit gates on weakly anharmonic transmons are limited by leakage to noncomputational states, and standard mitigations such as DRAG (derivative removal by adiabatic gate) act on the leakage amplitude at the end of the gate. We show that this endpoint amplitude and the transient leakage exposure accumulated during the gate are two distinct control objectives that can be assigned to separate modules. The endpoint is a single sample of the drive spectrum, $|\tildeΛ(η)|^2$; the exposure is a band integral about $η$ and governs leakage under dephasing, and the spectral-null condition $\tildeΛ(η)=0$ constrains only the former. We realize this split in a path--endpoint separation pulse (PESP): a path-shaping pulse suppresses the exposure, and a two-tone endpoint-cancellation pulse cancels the residual amplitude. For a $10$ ns $R_{X}(π/2)$ gate at $η/2π=0.2$ GHz, in numerical simulations the path-shaping pulse reduces the dephasing exposure by ${\sim}21\%$ relative to cosine DRAG and the independently simulated Lindblad excess leakage by ${\sim}20\%$, consistent with $P_{\mathrm{excess}}^φ\simeqγ_φT\bar{P}_{A}^{\mathrm{deph}}$, whereas matched-budget endpoint-only and spectral-null controls leave it essentially unchanged. The residual endpoint floor splits exactly into a $|2\rangle$ back-action and a $|3\rangle$ cascade, which the two tones cancel one-to-one, driving the floor at the path-exposure knee from ${\sim}7\times10^{-7}$ to ${\sim}3\times10^{-8}$ without perturbing the path. By separating transient exposure from endpoint leakage, PESP turns leakage suppression in fast weakly anharmonic gates into a modular, interpretable control problem: dephasing-induced leakage and the coherent residual error are reduced by separate, individually verifiable modules.
• Abstract（参考訳）: 弱い非調和トランスモン上の高速な単一ビットゲートは、非計算状態へのリークによって制限され、DRAG(Adiabatic gateによるデリバティブ除去)のような標準緩和は、ゲートの端のリーク振幅に作用する。 この終端振幅とゲート中に蓄積された過渡的漏洩露光は、異なるモジュールに割り当てられる2つの異なる制御目的であることを示す。 終端は、駆動スペクトルの単一のサンプルである$|\tilde'(η)|^2$; 露光は、約$η$のバンド積分であり、dephasingの下で漏れを制御し、スペクトル-null条件$\tilde'(η)=0$は前者のみの制約である。 経路整形パルスは露光を抑制するが、2音の終端キャンセラパルスは残振幅をキャンセルする。 10$ ns $R_{X}(π/2)$ gate at $η/2π=0.2$ GHz の数値計算では、経路整形パルスは、cosine DRAG と比較して ${\sim}21\%$ と、${\sim}20\%$ と、$P_{\mathrm{excess}}^φ\simeqγ_φT\bar{P}_{A}^{\mathrm{deph}}$ との独立にシミュレートされたリンドブラッドの余剰リークを${\sim}20\%$ で減少させるが、一致したバッジの終端限定とスペクトルヌル制御は本質的には変わらない。 残余の終点フロアは、正確に$|2\rangle$バックアクションと$|3\rangle$カスケードに分割され、2つのトーンが1対1でキャンセルされ、パス露光膝でフロアを${\sim}7\times10^{-7}$から${\sim}3\times10^{-8}$に駆動する。 終端リークから過渡的な露光を分離することにより、PESPは高速で弱い無調波ゲートの漏れ抑制をモジュラーで解釈可能な制御問題に変換する。

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