論文の概要: A Square-Root Barrier to Quantum Gate Speed under Linear Coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.19280v1
• Date: Wed, 16 Sep 2026 18:00:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-20 08:55:53.975851
• Title: A Square-Root Barrier to Quantum Gate Speed under Linear Coupling
• Title（参考訳）: リニアカップリング時の量子ゲート速度に対する正方形ルートバリア
• Abstract要約: より高速な量子ゲートは、計算中に蓄積されたデコヒーレンスを抑制することができる。 超伝導プロセッサでは、強いマイクロ波パルスは漏れ、非共鳴励起、成層場誤差、クロストークを増大させることができる。 駆動パルスを古典波形ではなく量子ボゾン場として扱うことでこの問題に対処する。
• 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: Faster quantum gates can suppress the decoherence accumulated during a computation, but in superconducting processors stronger microwave pulses can also increase leakage, off-resonant excitation, stray-field errors, and crosstalk. This creates a central energy--speed--error tradeoff: can quantum state engineering make a gate parametrically faster without paying proportionally more drive energy? We address this question by treating the driving pulse as a quantum bosonic field rather than a classical waveform. For a finite-dimensional system coupled linearly to that field, we prove that fixed-fidelity gate transition rates grow at most as the square root of the pulse energy, under stated uniformity conditions on the coupling and accepted dynamics. The bound permits arbitrary pulse states, including squeezed and non-Gaussian states, as well as drive--system entanglement and back action; coherent Gaussian pulses attain its energy exponent. Thus squeezing or other state engineering alone cannot replace the square-root energy law of a conventional linear drive by the linear scaling allowed by general quantum speed limits. Achieving that improvement requires changing the interaction class, in addition to using a suitable nonclassical pulse, thereby identifying interaction nonlinearity as an essential resource for relaxing the practical gate-speed error tradeoff.
• Abstract（参考訳）: 高速な量子ゲートは計算中に蓄積したデコヒーレンスを抑制することができるが、超伝導プロセッサでは、強いマイクロ波パルスは漏れ、非共鳴励起、成層場誤差、クロストークを増大させる。 量子状態工学は、比例的により多くの駆動エネルギーを支払うことなく、ゲートをパラメトリックに速くすることができるか? 駆動パルスを古典波形ではなく量子ボゾン場として扱うことでこの問題に対処する。 その場に線形に結合した有限次元系に対して、結合と受容力学の均一性条件の下で、固定忠実ゲート遷移速度がパルスエネルギーの平方根として少なくとも増加することを証明した。 この境界は、圧縮された状態や非ガウス状態を含む任意のパルス状態と、駆動系の絡み合いとバックアクションを許容し、コヒーレントなガウスパルスはそのエネルギー指数に達する。 したがって、スクイーズや他の状態工学だけでは、一般的な量子速度制限によって許される線形スケーリングによって、従来の線形駆動の平方根エネルギー法則を置き換えることはできない。 改良を実現するには、適切な非古典的パルスの使用に加えて、相互作用クラスを変更する必要がある。

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