Πειραματική υλοποίηση καθολικών μη διαβατικών γεωμετρικών κβαντικών πυλών σε ένα υπεραγώγιμο κύκλωμα

Η χρήση γεωμετρικών φάσεων για την πραγματοποίηση κβαντικών υπολογιστών ανθεκτικών στον θόρυβο είναι μια σημαντική μέθοδος για την ενίσχυση της πιστότητας ελέγχου. Σε αυτήν την εργασία, συνειδητοποιούμε πειραματικά μια καθολική μη διαβατική γεωμετρική κβαντική πύλη σε μια υπεραγωγική αλυσίδα qubit. Χαρακτηρίζουμε τις πραγματικές γεωμετρικές πύλες μονής και δύο qubit με τόσο τομογραφία κβαντικής διαδικασίας όσο και τυχαιοποιημένες μεθόδους συγκριτικής αξιολόγησης. Η μέτρηση της μέσης πιστότητας για τις πύλες περιστροφής ενός qubit και ελεγχόμενη δύο qubit - ZΗ πύλη είναι 0,9977 (1) και 0,977 (9), αντίστοιχα. Εκτός αυτού, αποδεικνύουμε επίσης πειραματικά το ανθεκτικό στο θόρυβο χαρακτηριστικό των πραγματοποιημένων γεωμετρικών πυλών ενός qubit συγκρίνοντας την απόδοσή τους με τις συμβατικές δυναμικές πύλες με διαφορετικούς τύπους σφαλμάτων στο πεδίο ελέγχου. Έτσι, το πείραμά μας αποδεικνύει έναν τρόπο επίτευξης υψηλής πιστότητας γεωμετρικών κβαντικών πυλών για ισχυρούς κβαντικούς υπολογισμοus......Μη διαβατικές γεωμετρικές πύλες επιπλέον qubit. (α) Αναπαράσταση σφαίρας Bloch της τροχιάς διακρίσεις για την ταυτότητα γεωμετρικών πυλών μονού qubit. (β) Απλοποιημένο σχηματικό κύκλωμα του άλλου φύσης δια-Xmon-qubit, με τα ταδιαθέτοντας γειτονικά qubit

${\mathrm{{\rm E}\rho }}_{\mathrm{{\rm E}{\rm N}{\rm A}}}$ και ${\mathrm{{\rm E}\rho }}_{\mathrm{\sigma \iota \lambda ί}}$εξετάζεται σε αυτό το έργο. (γ) Η πειραματική ακολουθία παλμών για τον χαρακτηρισμό της απόδοσης των μη διαβατικών γεωμετρικών πυλών μονού qubit με τη μέθοδο QPT. Η γεωμετρική πύλη πραγματοποιείται από τρεις περικομμένους Gaussian παλμούς με διαφορετικά πλάτη και φάσεις. (δ) Γραφήματα των πραγματικών και φανταστικών τμημάτων του${\chi }_{\mathrm{\lambda .\chi .}}$ από τέσσερις συγκεκριμένες πύλες: ${\rm X}$, ${\rm X}/2$, $\Gamma /2$, και Hadamard ${\rm H}$, δίνοντας μια μέση πιστότητα διαδικασίας 0,9980 (14). Οι αριθμοί στο${\rm X}$ και $\epsilon$ οι άξονες αντιστοιχούν στους χειριστές στο σύνολο βάσεων $\{\mathrm{{\rm E}\gamma ώ},{\sigma }_{{\rm X}},-\mathrm{{\rm E}\gamma ώ}{\sigma }_{\epsilon },{\sigma }_{\zeta }\}$ στο $\left\{\right|0⟩,|1⟩\}$υποπεριοχή. Τα συμπαγή μαύρα περιγράμματα είναι για τις ιδανικές πύλες.

>Γεωμετρική πύλη CZ δύο qubit. (α) Πειραματική ακολουθία παλμών για την εκτέλεση QPT δύο qubit της γεωμετρικής πύλης CZ, η οποία πραγματοποιείται με δύο τετραγωνικούς παλμούς με επιπλέον άκρα ανόδου και πτώσης (μαύρο κουκκίδα). (β) Πραγματικό μέρος του πίνακα πειραματικών διεργασιών χ λ.χ. για τη γεωμετρική πύλη CZ, δίνοντας πιστότητα διεργασίας 0,941 (13). Το μετρημένο φανταστικό μέρος είναι μικρότερο από 0,09 και δεν εμφανίζεται. Οι αριθμοί στο Χ και ε οι άξονες αντιστοιχούν στους χειριστές στο σύνολο βάσεων { Εγώ , σ Χ , - Εγώ σ ε , σ ζ } ⊗ 2 στο { | 00 ⟩ , | 01 ⟩ , | 10 ⟩ , | 11 ⟩ } υποπεριοχή. Τα συμπαγή μαύρα περιγράμματα είναι για την ιδανική πύλη CZ. (γ) Δεδομένα RB δύο qubit της γεωμετρικής πύλης CZ μεταξύ qubits Ερ ΕΝΑ και Ερ σι , με εκχυλισμένο φά ΠΑΡΤΙΔΑ = 0,977 ( 9 ) . Επαναχρησιμοποίηση και