Skip to main content
Erschienen in: Quantum Information Processing 10/2017

01.10.2017

High-fidelity quantum state preparation using neighboring optimal control

verfasst von: Yuchen Peng, Frank Gaitan

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 10/2017

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

We present an approach to single-shot high-fidelity preparation of an n-qubit state based on neighboring optimal control theory. This represents a new application of the neighboring optimal control formalism which was originally developed to produce single-shot high-fidelity quantum gates. To illustrate the approach, and to provide a proof-of-principle, we use it to prepare the two-qubit Bell state \(|\beta _{01}\rangle = (1/\sqrt{2})\left[ \, |01\rangle + |10\rangle \,\right] \) with an error probability \(\varepsilon \sim 10^{-6}\) (\(10^{-5}\)) for ideal (non-ideal) control. Using standard methods in the literature, these high-fidelity Bell states can be leveraged to fault-tolerantly prepare the logical state \(|\overline{\beta }_{01}\rangle \).

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Stengel, R.F.: Optimal Control and Estimation. Dover, New York (1994)MATH Stengel, R.F.: Optimal Control and Estimation. Dover, New York (1994)MATH
3.
Zurück zum Zitat Peng, Y., Gaitan, F.: Improving quantum gate performance through neighboring optimal control. Phys. Rev. A 90, 022311:1–23 (2014); arXiv:1407.8074 [quant-ph] (2014) Peng, Y., Gaitan, F.: Improving quantum gate performance through neighboring optimal control. Phys. Rev. A 90, 022311:1–23 (2014); arXiv:​1407.​8074 [quant-ph] (2014)
4.
Zurück zum Zitat Gaitan, F.: Temporal interferometry: a mechanism for controlling qubit transitions during twisted rapid passage with possible application to quantum computing. Phys. Rev. A 68, 052314:1–12 (2003); arXiv:quant-ph/0203066v2 (2003) Gaitan, F.: Temporal interferometry: a mechanism for controlling qubit transitions during twisted rapid passage with possible application to quantum computing. Phys. Rev. A 68, 052314:1–12 (2003); arXiv:​quant-ph/​0203066v2 (2003)
5.
Zurück zum Zitat Zwanziger, J.W., Werner-Zwanziger, U., Gaitan, F.: Non-adiabatic rapid passage. Chem. Phys. Lett. 375, 429–434 (2003)ADSCrossRef Zwanziger, J.W., Werner-Zwanziger, U., Gaitan, F.: Non-adiabatic rapid passage. Chem. Phys. Lett. 375, 429–434 (2003)ADSCrossRef
6.
Zurück zum Zitat Zwanziger, J.W., Rucker, S.P., Chingas, G.C.: Measuring the geometric component of the transition probability in a two-level system. Phys. Rev. A 43, 3232–3240 (1991)ADSCrossRef Zwanziger, J.W., Rucker, S.P., Chingas, G.C.: Measuring the geometric component of the transition probability in a two-level system. Phys. Rev. A 43, 3232–3240 (1991)ADSCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Li, R., Hoover, M., Gaitan, F.: High-fidelity single-qubit gates using non-adiabatic rapid passage. Quantum Inf. Comput. 7, 594–608 (2007); arXiv:quant-ph/0610167v2 (2006) Li, R., Hoover, M., Gaitan, F.: High-fidelity single-qubit gates using non-adiabatic rapid passage. Quantum Inf. Comput. 7, 594–608 (2007); arXiv:​quant-ph/​0610167v2 (2006)
8.
Zurück zum Zitat Li, R., Hoover, M., Gaitan, F.: High fidelity universal set of quantum gates using non-adiabatic rapid passage. Quantum Inf. Comput. 9, 290–316 (2009); arXiv:0802.3543v2 [quant-ph] (2008) Li, R., Hoover, M., Gaitan, F.: High fidelity universal set of quantum gates using non-adiabatic rapid passage. Quantum Inf. Comput. 9, 290–316 (2009); arXiv:​0802.​3543v2 [quant-ph] (2008)
9.
Zurück zum Zitat Li, R., Gaitan, F.:High-fidelity universal quantum gates through group-symmetrized rapid passage. Quantum Inf. Comput. 10, 936–946 (2010); arXiv:1004.0710v2 [quant-ph] (2010) Li, R., Gaitan, F.:High-fidelity universal quantum gates through group-symmetrized rapid passage. Quantum Inf. Comput. 10, 936–946 (2010); arXiv:​1004.​0710v2 [quant-ph] (2010)
10.
Zurück zum Zitat Li, R., Gaitan, F.: Robust high-fidelity universal set of quantum gates through non-adiabatic rapid passage. J. Mod. Opt. 58, 1922–1927 (2011); arXiv:1101.3579v2 [quant-ph] (2011) Li, R., Gaitan, F.: Robust high-fidelity universal set of quantum gates through non-adiabatic rapid passage. J. Mod. Opt. 58, 1922–1927 (2011); arXiv:​1101.​3579v2 [quant-ph] (2011)
12.
Zurück zum Zitat Khaneja, N., Reiss, T., Kehlet, C., Schulte-Herbruggen, T., Glasser, S.J.: Optimal control of coupled spin dynamics: design of NMR pulse sequences by gradient ascent algorithms. J. Mag. Reson. 172, 296–305 (2005)ADSCrossRef Khaneja, N., Reiss, T., Kehlet, C., Schulte-Herbruggen, T., Glasser, S.J.: Optimal control of coupled spin dynamics: design of NMR pulse sequences by gradient ascent algorithms. J. Mag. Reson. 172, 296–305 (2005)ADSCrossRef
Metadaten
Titel
High-fidelity quantum state preparation using neighboring optimal control
verfasst von
Yuchen Peng
Frank Gaitan
Publikationsdatum
01.10.2017
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 10/2017
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-017-1715-7

Weitere Artikel der Ausgabe 10/2017

Quantum Information Processing 10/2017 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt