論文の概要: Implementation of quantum gates by Floquet analysis of kicked quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.02372v1
- Date: Wed, 02 Sep 2026 09:44:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-03 17:53:18.221139
- Title: Implementation of quantum gates by Floquet analysis of kicked quantum system
- Title（参考訳）: キック量子系のフロケ解析による量子ゲートの実装
- Abstract要約: 拡張超伝導リニアチェーン内の高忠実な量子演算を合成し、3つの部位から7つの部位にスケーリングする。
我々は,現実的な不完全性の下での安定性をベンチマークし,静的パラメータ障害に対する感受性を高めることを明らかにする。
この枠組みは、時間周期制御理論と実用的な量子ゲート工学を橋渡しする。
- 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: Precise control of multi-qubit architectures remains a critical bottleneck in superconducting quantum processors. In this work, we investigate the synthesis of high-fidelity quantum operations and state transfer protocols within an extended superconducting linear chain, scaling from three to seven sites. Using Floquet theory, we model the periodic drive as a train of delta-like pulses, mapping the quantum control problem onto quasi-energy resonance conditions. Combining the Baker-Campbell-Hausdorff expansion with Floquet spectral decomposition, we analytically identify optimal driving parameters, refined via the Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy (CMA-ES). In the three-qubit architecture, this enables high-fidelity synthesis of the iSWAP gate. Extending to a seven-site chain, we implement periodic trains of finite-width Gaussian pulses to activate distinct double-excitation transport channels with ultra-short gate durations t_gate (~170 ns). This achieves a clear scale separation from energy-relaxation times (T1) typical of fixed-frequency transmon devices with tunable couplers, such as IBM Quantum hardware. Finally, we benchmark stability under realistic imperfections, revealing a heightened sensitivity to static parameter disorder at the sub-percent level (eta ~ 10^-3) driven by spectral crowding, and discuss how closed-loop topologies could mitigate this constraint. This framework bridges time-periodic control theory and practical quantum gate engineering.
- Abstract（参考訳）: マルチキュービットアーキテクチャの精密制御は、超伝導量子プロセッサにおいて重要なボトルネックとなっている。
本研究では, 超伝導リニアチェーン内での高忠実な量子演算と状態伝達プロトコルの合成について検討し, 3点から7点のスケーリングを行った。
Floquet理論を用いて、周期駆動をデルタのようなパルス列としてモデル化し、量子制御問題を準エネルギー共鳴条件にマッピングする。
ベーカー・カンベル・ハウスドルフ展開とフロケスペクトル分解を組み合わせることで,共分散行列適応進化戦略 (CMA-ES) を用いて最適化された最適駆動パラメータを解析的に同定する。
3ビットアーキテクチャでは、これはiSWAPゲートの高忠実な合成を可能にする。
超短ゲート時間t_gate(~170 ns)の異なる二重励起輸送チャネルを活性化するために、有限幅ガウスパルスの周期列車を実装した。
これにより、IBM Quantumハードウェアのような調整可能なカプラを持つ固定周波数トランスモンデバイスで典型的なエネルギー緩和時間(T1)から明確なスケールで分離できる。
最後に, 現実的不完全条件下での安定性をベンチマークし, スペクトル群集による静的パラメータ障害に対する感受性を高めることを明らかにするとともに, 閉ループトポロジがこの制約を緩和する方法について検討した。
この枠組みは、時間周期制御理論と実用的な量子ゲート工学を橋渡しする。
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