論文の概要: Gate Synthesis in Dephasing-Limited Nitrogen-Vacancy Ensembles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.31913v1
- Date: Fri, 25 Sep 2026 18:55:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 04:37:51.367372
- Title: Gate Synthesis in Dephasing-Limited Nitrogen-Vacancy Ensembles
- Title（参考訳）: 減圧式窒素原子価アンサンブルにおけるゲート合成
- Abstract要約: 量子センシングと磁気計測では、不均一な拡張と短いコヒーレンス時間によって信頼性の高いマルチパルス制御が制限される。
固定角位相パラメタライズドパルスを用いたZXZXZゲート分解による制御フレームワークを実装した。
一方, 合成パルスは, この誤差の蓄積を70ドル以上抑制し, より長いシーケンスに対して70ドル以上抑制する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Ensemble nitrogen-vacancy (NV) centers are widely used for quantum sensing and magnetometry, where performance depends on the accurate implementation of microwave pulse sequences. In these systems, inhomogeneous broadening and short coherence times limit reliable multi-pulse control, while hardware imperfections and off-resonant excitation distort implemented rotations, making direct calibration of arbitrary gates tedious. To address this, we implement a control framework with a ZXZXZ gate decomposition which uses fixed-angle, phase-parameterized pulses, enabling universal single-qubit control from a single calibrated $ π/2$ primitive ($X_{π/2}$) along with virtual Z operations. We compare a standard pulse with a composite pulse designed for high-power operation in a regime where the Rabi frequency is comparable to the hyperfine splitting, leading to non-uniform evolution across hyperfine levels. Using pre-determined combinations of $π/2$ pulse sequences, we observe that standard pulses rapidly deviate from ideal behavior under repeated application, while the composite pulse suppresses this error accumulation by more than 70$\%$ for longer sequences despite its longer duration. In contrast, randomized benchmarking yields similar decay factors for both implementations, highlighting its limited sensitivity to coherent control errors. These results establish a practical route to robust control in short-coherence ensemble systems and emphasize the importance of pulse-level characterization.
- Abstract（参考訳）: Ensemble nitrogen-vacancy (NV) センターは、マイクロ波パルスシーケンスの正確な実装に依存する量子センシングと磁気計測に広く利用されている。
これらのシステムでは、不均一な拡張時間と短コヒーレンス時間によって信頼性の高いマルチパルス制御が制限され、ハードウェアの不完全性や非共振励磁歪は回転を導入し、任意のゲートの直接キャリブレーションが面倒になった。
これを解決するために,ZXZZゲート分解を用いた制御フレームワークを実装し,固定角度の位相パラメタライズドパルスを用いて,仮想Z演算とともに,単一校正された$ π/2$プリミティブ(X_{π/2}$)から単一キュービットの普遍的な制御を可能にする。
我々は、Rabi周波数が超微細度分裂に匹敵する状態において、高出力動作のために設計された複合パルスと標準パルスを比較し、超微細度を横断する不均一な進化をもたらす。
パルス列の事前に決定された組み合わせを用いて、標準パルスは繰り返し適用下での理想的な振舞いから急速に逸脱するのに対し、合成パルスは長寿命にもかかわらず、この誤差の蓄積を70$\%以上抑制する。
対照的に、ランダム化されたベンチマークは両方の実装に類似した崩壊要因をもたらし、コヒーレントな制御誤差に対する感度の制限を強調している。
これらの結果は、短コヒーレンスアンサンブルシステムにおけるロバスト制御への実践的な経路を確立し、パルスレベルの特徴付けの重要性を強調している。
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