Leveraging Hamiltonian simulation techniques to compile operations on bosonic devices
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Circuit quantum electrodynamics enables the combined use of qubits and oscillator modes. Despite a variety of available gate sets, many hybrid qubit-boson (i.e. qubit-oscillator) operations are realizable only through optimal control theory, which is oftentimes intractable and uninterpretable. We introduce an analytic approach with rigorously proven error bounds for realizing specific classes of operations via two matrix product formulas commonly used in Hamiltonian simulation, the Lie–Trotter–Suzuki and Baker–Campbell–Hausdorff product formulas. We show how this technique can be used to realize a number of operations of interest, including polynomials of annihilation and creation operators, namely <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:mi>a</mml:mi> <mml:msup> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> <mml:mi>p</mml:mi> </mml:msup> <mml:mo stretchy="false">(</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>a</mml:mi> <mml:mo>†</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> <mml:mi>q</mml:mi> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> for integer <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mi>p</mml:mi> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:mi>q</mml:mi> </mml:mrow> </mml:math> . We show examples of this paradigm including obtaining universal control within a subspace of the entire Fock space of an oscillator, state preparation of a fixed photon number in the cavity, simulation of the Jaynes–Cummings Hamiltonian, and simulation of the Hong-Ou-Mandel effect. This work demonstrates how techniques from Hamiltonian simulation can be applied to better control hybrid qubit-boson devices.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».