論文の概要: Approaching the Fundamental Limit of Single-Shot Qubit Frequency Tracking with an Adiabatic Tangentially-Modulated Pulse

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.06636v1
• Date: Thu, 06 Aug 2026 23:05:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-10 16:21:25.301815
• Title: Approaching the Fundamental Limit of Single-Shot Qubit Frequency Tracking with an Adiabatic Tangentially-Modulated Pulse
• Title（参考訳）: Adiabatic TangentiallyModulated Pulseを用いたシングルショット量子周波数追跡の基本限界へのアプローチ
• Abstract要約: 本稿では, クビットデチューニングをシグモノイドに近い2成分反応にマッピングするアディバティック・タンジデント変調(ATM)パルスを導入する。 単発ATM測定は、マルチショットラムゼー平均値と同等の感度を達成する。
• 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: Understanding and mitigating noise in two level quantum systems is essential for achieving high fidelity qubit control. Conventional frequency tracking techniques, such as Ramsey interferometry, are fundamentally limited by trade offs between sensitivity, bandwidth, and dynamic range. Here we introduce the adiabatic tangentially-modulated (ATM) pulse, a pulse derived from quantum adiabatic theory that maps qubit detuning onto a sigmoidal, near-binary response. Using numerical simulations supported by analytical modelling, we show that pulse sensitivity and detuning range can be independently engineered through simple design parameters. We derive scaling relations governing these quantities and demonstrate their agreement with simulation. A single shot ATM measurement achieves sensitivity comparable to that obtained from multi-shot Ramsey averaging, enabling tracking of substantially higher frequency noise components with a lower closed-loop white-noise floor. In addition, this pulse exhibits strong robustness to amplitude fluctuations compared with binary response pulses derived from the Shinnar-Le Roux formalism. Together, these properties establish the ATM pulse as a promising approach for robust qubit frequency tracking.
• Abstract（参考訳）: 2レベル量子系におけるノイズの理解と緩和は、高忠実度量子ビット制御を実現するために不可欠である。 ラムゼー干渉計のような従来の周波数追跡技術は、感度、帯域幅、ダイナミックレンジのトレードオフによって基本的に制限されている。 ここでは、量子アディバティック理論から導かれるアディバティック・タンゲーショナル・変調(ATM)パルスを紹介し、量子アディバティック・デチューニングをシグモダルに近い二項反応にマッピングする。 解析モデルにより支援された数値シミュレーションを用いて、パルス感度とデチューニング範囲は、単純な設計パラメータによって独立に設計可能であることを示す。 我々はこれらの量を管理するスケーリング関係を導出し、シミュレーションとの一致を実証する。 単発ATM測定は、マルチショットラムゼー平均値に匹敵する感度を達成し、より低い閉ループホワイトノイズフロアでかなり高い周波数ノイズ成分の追跡を可能にする。 さらに、このパルスはシンナル・ル・ルークス形式から導かれる2値応答パルスと比較して振幅変動に対して強い堅牢性を示す。 これらの特性は、ロバスト量子ビット周波数追跡のための有望なアプローチとしてATMパルスを確立する。

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