مقاله معیارهای ارزیابی مجموعه دروازه برای کنترل بهینه حلقه بسته بر روی مجموعه‌های مرکز خالی نیتروژن در الماس

چکیده

A recurring challenge in quantum science and technology is the precise control of their underlying dynamics that lead to the desired quantum operations, often described by a set of quantum gates. These gates can be subject to application-specific errors, leading to a dependence of their controls on the chosen circuit, the quality measure and the gate-set itself. A natural solution would be to apply quantum optimal control in an application-oriented fashion. In turn, this requires the definition of a meaningful measure of the contextual gate-set performance. Therefore, we explore and compare the applicability of quantum process tomography, linear inversion gate-set tomography, randomized linear gate-set tomography, and randomized benchmarking as measures for closed-loop quantum optimal control experiments, using a macroscopic ensemble of nitrogen-vacancy centers in diamond as a test-bed. Our work demonstrates the relative trade-offs between those measures and how to significantly enhance the gate-set performance, leading to an improvement across all investigated methods.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

یک چالش مکرر در علم و فناوری کوانتومی ، کنترل دقیق پویایی اساسی آنها است که منجر به عملیات کوانتومی مورد نظر می شود ، که اغلب توسط مجموعه ای از دروازه های کوانتومی توصیف می شود.این دروازه ها می توانند در معرض خطاهای خاص برنامه قرار بگیرند و منجر به وابستگی کنترل آنها به مدار انتخاب شده ، اندازه گیری کیفیت و خود دروازه می شوند.یک راه حل طبیعی استفاده از کنترل بهینه کوانتومی به صورت برنامه گرا است.به نوبه خود ، این نیاز به تعریف یک اندازه گیری معنی دار از عملکرد مجموعه دروازه متنی دارد.بنابراین ، ما کاربردی توموگرافی فرآیند کوانتومی ، توموگرافی خطی خطی ، توموگرافی خطی خطی را بررسی و مقایسه می کنیم و معیار تصادفی به عنوان اقدامات برای آزمایش های کنترل بهینه کوانتومی با حلقه بسته ، با استفاده از یک گروه ماکروسکوپی از مراکز نیتروژن-واکسیسیدر الماس به عنوان بستر آزمایش.کار ما نشان دهنده تجارت نسبی بین این اقدامات و چگونگی افزایش قابل توجه عملکرد مجموعه دروازه است و منجر به بهبود در تمام روشهای مورد بررسی می شود.