論文の概要: Trading Circuit Depth for Pulse Sparsity in Chromatic Dynamical Decoupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.30175v1
• Date: Thu, 24 Sep 2026 17:25:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 21:10:10.16058
• Title: Trading Circuit Depth for Pulse Sparsity in Chromatic Dynamical Decoupling
• Title（参考訳）: クロマティック動的デカップリングにおけるパルス間隔のトレーディング回路深さ
• Abstract要約: 2進行列とグレイ行列に基づく2つの単一軸列を導入する。 パルスがロバストでない場合のCHaDDよりも低密度の配列の方が短時間で優れていることを示す。 また, 固定量子ビット部分集合上の等しいPRRは, 同様の状態保存と経験的に関連していることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Suppressing decoherence and crosstalk systematically across large networks of qubits is a pressing concern as qubit counts increase rapidly. General multi-qubit dynamical decoupling (DD) has historically been based on Hadamard matrices and orthogonal arrays, with instantaneous-pulse sequences whose circuit depth scales linearly with the number of qubits. Chromatic-Hadamard DD (CHaDD) improves upon these methods by properly coloring the hardware graph and assigning to each color a row of a Hadamard matrix, resulting in a circuit depth that scales linearly with the number of colors $C$, which can be as low as the chromatic number of the graph. Here, we explore the tradeoff between circuit depth and the pulse repetition rate (PRR), the average fraction of time steps in which a qubit is pulsed, i.e., a measure of pulse density. We introduce two single-axis sequences based on binary and Gray matrices, Chromatic-Binary DD (CBDD) and Chromatic-Gray DD (CGDD), which, for $C>2$, are special cases of non-minimum-depth CHaDD and achieve PRR $<2/C$ and PRR $=1/C$, respectively, compared with a PRR above $1/4$ for CHaDD, at the price of a circuit depth of $2^C$. In state preservation experiments on a $127$-qubit IBM processor with $C=3$, the less dense sequences outperform CHaDD at short times when the pulses are not robust; this advantage is largely eliminated by robust versions designed to compensate for coherent pulse errors, and among the robust sequences, CGDD uses the fewest pulses over a fixed protection time. Across non-robust $C=3$ and $C=5$ schedules, equal PRR on a fixed qubit subset is empirically associated with similar state preservation. Thus, the PRR serves as a practical figure of merit for chromatic DD whenever coherent pulse errors dominate.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットの大規模ネットワークを体系的に横断するデコヒーレンスやクロストークを抑えることは、量子ビットの数が急速に増加するにつれて、大きな関心事となる。 一般的なマルチキュービットダイナミックデカップリング(DD)は、歴史的にハダマール行列と直交配列に基づいており、回路深さがキュービットの数と線形にスケールする瞬時パルス列がある。 クロマティック・アダマールDD(CHaDD)は、ハードウェアグラフを適切に色付けし、各色にアダマール行列の行を割り当てることでこれらの方法を改善する。 ここでは、回路深さとパルス繰り返し率(PRR)のトレードオフ、すなわち、キュービットがパルスされる時間ステップの平均的な分断、すなわちパルス密度の測定について検討する。 C>2$は最小深度CHaDDの特殊なケースであり、PRR$<2/C$とPRR$=1/C$はCHaDDの回路深さ2^C$である。 C=3$の127ドルの量子ビットIBMプロセッサ上の状態保存実験では、パルスが堅牢でない短い時間でより密度の低いシーケンスがCHaDDより優れており、この利点はコヒーレントパルスエラーを補償するように設計された堅牢なバージョンによって大きく排除されている。 非ロマンスな$C=3$と$C=5$のスケジュール全体において、固定キュービット部分集合上のPRRは、同様の状態保存と経験的に関連している。 したがって、PRRはコヒーレントパルス誤差が支配されるたびに色DDの実用的メリットの指標となる。

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