論文の概要: Geodesic-based optimal control for leakage suppression in superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.09666v1
• Date: Wed, 07 Oct 2026 08:32:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 21:58:22.799996
• Title: Geodesic-based optimal control for leakage suppression in superconducting qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおける漏れ抑制のための測地線に基づく最適制御
• Abstract要約: リークレベルを持つ2つの超伝導量子ビットからなる系に対するユニタリ群における準リーマン測地線探索に基づく最適制御法を適用した。 i$SWAPゲートの場合、リークエラーはほぼ同じだが、多少の時間進化を必要とするコストでかなり高い忠実度が得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Superconducting qubits are often based on the first two energy levels of a physical anharmonic LC oscillator. Since the anharmonicity of such systems is usually much lower than the involved energy gaps, population can easily leak to higher energy states. This is what characterizes leakage errors, and it can have multiple sources: from coherent error induced by the control platform to incoherent thermal dissipation. In this work, we adapt an optimal control method based on sub-Riemannian geodesic search in the unitary group for a system consisting of two superconducting qubits with leakage levels. We use the $R_x(π/2)$ rotation for single-qubit operation analysis, and the $i$SWAP operation for two-qubit analysis. For the former, we find considerable performance improvement in average gate fidelity as well as in the reduction of leakage errors when comparing the obtained optimal pulses with Gaussian and DRAG pulses, especially for short duration pulses. For the $i$SWAP gate, although leakage error remains roughly the same, we manage to obtain considerably higher fidelities with the cost of requiring a slightly longer time evolution.
• Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットはしばしば物理的不調和LC発振器の最初の2つのエネルギーレベルに基づいている。 このような系の非調和性は通常、関与するエネルギーギャップよりもはるかに低いため、人口は容易により高いエネルギー状態に漏れる。 これはリークエラーの特徴であり、制御プラットフォームによって誘導されるコヒーレントエラーから非コヒーレント熱散逸まで、複数のソースを持つことができる。 本研究では, リークレベルを持つ2つの超伝導量子ビットからなる系に対するユニタリ群における準リーマン測地線探索に基づく最適制御法を適用する。 シングルキュービット演算解析には$R_x(π/2)$回転,2キュービット解析には$i$SWAP演算を用いる。 前者については, ガウスパルス, DRAGパルス, 特に短パルスにおいて, 得られた最適パルスとガウスパルスとの比較において, 平均ゲート忠実度と漏れ誤差の低減が著しく向上した。 i$SWAPゲートの場合、リークエラーはほぼ同じだが、多少の時間進化を必要とするコストでかなり高い忠実度が得られる。

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