論文の概要: Designing Robust Quantum Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.24039v1
• Date: Fri, 16 Oct 2026 12:28:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-26 11:29:16.82588
• Title: Designing Robust Quantum Gates
• Title（参考訳）: ロバスト量子ゲートの設計
• Abstract要約: 我々は,$d$レベルのシステムにおけるロバストゲート実装の存在基準を確立する。 我々の基準は、駆動ハミルトニアンが共通対称性を持たない場合に限り、ロバストゲートの普遍族が存在することを示している。 我々は,ロバストゲートの明示的プロトコルを数値的に構築し,平均ゲート不忠実度を約2～7桁削減する。
• 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: For given control channels, quantum control theory determines whether quantum gates can be realized, but not their resilience to errors. We address this problem by establishing existence criteria for robust gate implementation in $d$-level systems. Our criteria reveal that implementability of all gates is not enough: a universal family of robust gates exists if and only if the driven Hamiltonians share no common symmetry. When these criteria hold, we can make gates resilient to any combination of static perturbations, uniform Hamiltonian rescaling, perturbations at a finite set of selected frequencies, and perturbations with arbitrary selected waveforms. We can impose robustness conditions broadly with limited information about errors, e.g., against any static perturbations; we can also tailor these conditions to the platform, e.g., against environment-induced noise with dominant spectral peaks, requiring no spectral details beyond the peak frequencies. We numerically construct explicit protocols for robust gates, reducing average gate infidelity by approximately two to seven orders of magnitude under Hamiltonian perturbations and environment-induced noise. Together, our existence criteria and numerical constructions provide practical guidance for evaluating the potential of quantum platforms and designing robust quantum gates.
• Abstract（参考訳）: 与えられた制御チャネルに対して、量子制御理論は、量子ゲートが実現可能であるかどうかを決定するが、それらのエラーに対するレジリエンスは決定しない。 我々は,$d$レベルのシステムにおいて,ロバストゲート実装の存在基準を確立することで,この問題に対処する。 強固ゲートの普遍的な族は、駆動ハミルトニアンが共通対称性を持たない場合に限り存在する。 これらの基準が成り立つと、静的摂動、一様ハミルトン再スケーリング、選択された周波数の有限集合での摂動、任意の選択された波形による摂動の任意の組み合わせに対して、ゲートに弾力性を持たせることができる。 これらの条件は、例えば、ピーク周波数を超えるスペクトルの詳細を必要としない、支配的なスペクトルピークを持つ環境誘起ノイズに対して、プラットフォームに調整することもできる。 我々は,ロバストゲートの明示的プロトコルを数値的に構築し,ハミルトニアン摂動と環境騒音下での平均ゲート不忠実度を約2～7桁削減する。 我々の存在基準と数値的な構成は、量子プラットフォームの可能性を評価し、ロバストな量子ゲートを設計するための実践的なガイダンスを提供する。

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