频率碰撞的 Floquet 分析
量子物理
2025-10-24 v1
摘要
在集成量子比特系统上实现高保真门操作对于容错量子计算至关重要。量子比特频率分配是提高控制保真度的重要部分。针对仅由少数量子比特组成、由单模微波驱动的简单系统，已提出一种用于量子比特频率分配的度量——频率碰撞。然而，用于量子纠错等更先进目的的量子处理器的频率分配仍需进一步研究。在本研究中，我们提出一种频率碰撞的 Floquet 分析。我们所提方法的关键是将频率碰撞重新解释为 Floquet 态的意外简并，从而允许对由多模微波驱动的多量子比特更复杂系统进行碰撞分析。尽管 Floquet 态定义于无限维 Hilbert 空间中，我们基于运算微扰理论开发了算法，将 Hilbert 空间截断至最优计算复杂度。特别地，我们证明对于稀疏量子比特晶格，碰撞分析的计算复杂度随量子比特数量线性增长。最后，我们在基于 Cross-Resonance 的实验协议上演示了所提方法。我们首先在孤立的三量子比特系统中研究 Cross-Resonance 门，通过与先前研究比较验证了方法的有效性。接下来我们考虑重六边形码中更为复杂的综合征提取问题。我们所提方法增进了对量子处理器量子控制的理解，并有助于其改进设计与控制。
引用
@article{arxiv.2302.12816,
title = {Floquet Analysis of Frequency Collisions},
author = {Kentaro Heya and Moein Malekakhlagh and Seth Merkel and Naoki Kanazawa and Emily Pritchett},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.12816},
year = {2025}
}