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01.03.2021 | Ausgabe 3/2021

Quantum Information Processing 3/2021

Fast and robust implementation of quantum gates by transitionless quantum driving

Zeitschrift:
Quantum Information Processing > Ausgabe 3/2021
Autoren:
Wen-Wu Liu, Chun-Ling Zhang, Ling Zhang
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

As a basic operation in quantum computers, quantum logic gates and particularly controlled NOT (CNOT) gates are important in quantum information processing. In this paper, we propose a one-step scheme to generate a CNOT gate via transitionless quantum driving. In this scheme, an effective Hamiltonian is obtained based on quantum Zeno dynamics to drive the system to evolve into the target state when the parameters are reasonably set. The results of explicit numerical simulations indicate that the proposed scheme is robust against instability related to variation in experimental parameters and decoherence. The scheme can also be extended to generate a Toffoli gate, which is useful for large-scale quantum computers. Moreover, the generation process involves only a single step, greatly simplifying its implementation.

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