論文の概要: Optimal robust single-qubit gates in superconducting quantum processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.24212v1
• Date: Fri, 16 Oct 2026 20:34:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-26 10:08:38.102597
• Title: Optimal robust single-qubit gates in superconducting quantum processors
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサにおける最適ロバストな単一量子ビットゲート
• Abstract要約: 超伝導量子プロセッサ上での単一量子ビットゲートに対するエネルギー最適制御パルスを開発する。 90nsのゲート期間において、Xゲートの99.9%以上、アダマール型のゲートの99.6%以上を達成する。 結果は、大規模量子プロセッサにおけるロバストな単一量子ビット制御への道筋を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Fault-tolerant quantum computing requires high-fidelity quantum gates that are resilient to control errors and device imperfections. Here, we develop energy-optimal control pulses for single-qubit gates that are simultaneously robust against frequency detuning and waveform inhomogeneities while also suppressing leakage outside the computational subspace. Combining the optimized pulse envelopes with an adaptive control scheme, we experimentally demonstrate optimal robust gates on a superconducting quantum processor. For a gate duration of 90ns, we achieve fidelities above 99.9% for the X gate and 99.6% for Hadamard-type gates. For the X gate, we maintain fidelities above 99.5% for simultaneous drive-amplitude variations up to 20% and qubit detuning up to 4 MHz. This robustness outperforms that of conventional Gaussian pulses by an order of magnitude, without much difference in peak gate fidelity. These results establish a route towards robust single-qubit control in large-scale quantum processors, advancing the development of fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピューティングは、エラーやデバイス不完全性を制御できる高忠実な量子ゲートを必要とする。 そこで本研究では,周波数デチューニングと波形不均一性に対して同時に頑健な単一量子ゲートに対するエネルギー-最適制御パルスを開発し,計算部分空間外の漏れを抑制する。 最適化パルスエンベロープと適応制御スキームを組み合わせることで、超伝導量子プロセッサ上で最適なロバストゲートを実験的に実証する。 90nsのゲート期間において、Xゲートの99.9%以上、アダマール型のゲートの99.6%以上を達成する。 Xゲートでは、駆動振幅の同時変化に対して99.5%以上の忠実度を最大20%、量子ビットは最大4MHzまで調整する。 このロバスト性は、ピークゲートの忠実度に大きな差がなく、従来のガウスパルスよりも桁違いに優れている。 これらの結果は、大規模量子プロセッサにおけるロバストな単一量子ビット制御への道を確立し、フォールトトレラント量子コンピューティングの発展を推し進める。

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