Universal Pulses for Superconducting Qudit Ladder Gates
Notice bibliographique
Résumé
Qudits, generalizations of qubits to multilevel quantum systems, offer enhanced computational efficiency by encoding more information per lattice cell, avoiding costly swap operations and providing even exponential speedup in some cases. Utilizing the d -level manifold, however, requires high-speed gate operations because of the stronger decoherence at higher levels. While analytical control methods have proven effective for qubits in achieving fast gates with minimal control errors, their extension to qudits is nontrivial due to the increased complexity of the energy-level structure arising from additional ancillary states. In this work, we present a universal pulse construction for generating rapid, high-fidelity unitary rotations between adjacent qudit levels, thereby providing a prescription for any gate in SU ( d ) . Control errors in these operations are effectively analyzed within a four-level subspace, including two leakage levels with approximately opposite detuning. By identifying the optimal degrees of freedom, we derive concise analytical pulse schemes that suppress multiple control errors and outperform existing methods. Remarkably, our approach achieves consistent coherent error scaling across all levels, approaching the quantum speed limit independently of parameter variations between levels. Numerical validation on transmon circuits demonstrates significant improvements in gate fidelity for various qudit sizes aiming for 10 − 4 error. This method provides a scalable solution for improving qudit control and can be broadly applied to other quantum systems with ladder structures or operations involving multiple ancillary levels.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».