論文の概要: Protocol Discovery for the Quantum Control of Majoranas by
Differentiable Programming and Natural Evolution Strategies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.09128v2
- Date: Fri, 9 Apr 2021 12:54:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 12:16:47.755135
- Title: Protocol Discovery for the Quantum Control of Majoranas by
Differentiable Programming and Natural Evolution Strategies
- Title(参考訳): 微分可能プログラミングと自然進化戦略によるマヨラナの量子制御のためのプロトコル探索
- Authors: Luuk Coopmans, Di Luo, Graham Kells, Bryan K. Clark and Juan
Carrasquilla
- Abstract要約: 超伝導ナノワイヤにおけるマヨラナゼロモードの最適輸送にDPとNESを適用した。
非アディアバティックな体制下では、効率的だが驚くほど非直感的な動作戦略を同定する。
本研究では,量子制御のための機械学習が,量子多体力学系に効率的に適用可能であることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum control, which refers to the active manipulation of physical systems
described by the laws of quantum mechanics, constitutes an essential ingredient
for the development of quantum technology. Here we apply Differentiable
Programming (DP) and Natural Evolution Strategies (NES) to the optimal
transport of Majorana zero modes in superconducting nanowires, a key element to
the success of Majorana-based topological quantum computation. We formulate the
motion control of Majorana zero modes as an optimization problem for which we
propose a new categorization of four different regimes with respect to the
critical velocity of the system and the total transport time. In addition to
correctly recovering the anticipated smooth protocols in the adiabatic regime,
our algorithms uncover efficient but strikingly counter-intuitive motion
strategies in the non-adiabatic regime. The emergent picture reveals a simple
but high fidelity strategy that makes use of pulse-like jumps at the beginning
and the end of the protocol with a period of constant velocity in between the
jumps, which we dub the jump-move-jump protocol. We provide a transparent
semi-analytical picture, which uses the sudden approximation and a
reformulation of the Majorana motion in a moving frame, to illuminate the key
characteristics of the jump-move-jump control strategy. We verify that the
jump-move-jump protocol remains robust against the presence of interactions or
disorder, and corroborate its high efficacy on a realistic proximity coupled
nanowire model. Our results demonstrate that machine learning for quantum
control can be applied efficiently to quantum many-body dynamical systems with
performance levels that make it relevant to the realization of large-scale
quantum technology.
- Abstract(参考訳): 量子制御(Quantum control)とは、量子力学の法則によって記述される物理系の能動的操作を指し、量子技術の発展に不可欠な要素である。
ここでは、超伝導ナノワイヤにおけるマヨラナゼロモードの最適輸送に微分可能プログラミング(DP)と自然進化戦略(NES)を適用し、マヨラナに基づく位相量子計算の成功の鍵となる要素である。
我々は,マヨラナゼロモードの運動制御を最適化問題として定式化し,システムの臨界速度と総輸送時間に対する4つの異なる状態の新しい分類法を提案する。
断熱的な方法で予測された滑らかなプロトコルを正しく回収することに加えて、本アルゴリズムは非断熱的な方法で効率的だが直観に反する動き戦略を明らかにする。
創発的な画像は、プロトコルの初めと終わりにパルスのようなジャンプを、ジャンプ間の一定速度の周期で利用し、jump-move-jumpプロトコルをダビングする、単純で高忠実な戦略を示しています。
移動フレームにおけるマヨラナ運動の急激な近似と再構成を利用して、ジャンプ・ムーブ・ジャンプ制御戦略の重要な特徴を照らす透明半解析画像を提供する。
ジャンプ・ムーブ・ジャンプ・プロトコルは相互作用や障害の存在に対して頑健であり、現実的な近接結合ナノワイヤモデルにおいて高い有効性を示す。
本研究では,量子制御のための機械学習を,大規模量子技術の実現と関連する性能レベルを持つ量子多体力学系に適用できることを実証する。
関連論文リスト
- Invariant-based control of quantum many-body systems across critical
points [0.0]
量子多体システムは、量子ベースの技術の探求において重要な要素として浮上している。
量子相転移における高速かつ高忠実な進化を可能にする制御プロトコルは特に興味深い。
ここでは、多体系の最低エネルギー部分空間における完全な断熱的進化を保証する不変な制御手法を設計する。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-09-11T14:09:37Z) - Quantum Gate Optimization for Rydberg Architectures in the Weak-Coupling
Limit [55.05109484230879]
我々は,Rydberg tweezerシステムにおける2ビットゲートの機械学習支援設計を実演する。
我々は,高忠実度CNOTゲートを実装した最適パルス列を生成する。
単一量子ビット演算の局所的な制御は、原子列上で量子計算を行うのに十分であることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-06-14T18:24:51Z) - Fast adiabatic control of an optomechanical cavity [62.997667081978825]
移動鏡を2つ設置したオプトメカニカルキャビティの制御を行うため,アディバチティのショートカットを提示する。
空洞内の量子場にSTAを実装した効果的な軌跡を与える解析式を求める。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-11-09T15:32:28Z) - Multi-squeezed state generation and universal bosonic control via a
driven quantum Rabi model [68.8204255655161]
ボゾン自由度に対する普遍的な制御は、量子ベース技術の探求において鍵となる。
ここでは、駆動量子ラビモデルを介して、ボソニックモードの興味と相互作用する単一の補助的な2レベルシステムを考える。
ガウス門と非ガウス門の大きな類を決定論的に実現することは十分であることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-09-16T14:18:53Z) - Fast-forward scaling theory [0.0]
高速フォワードスケーリング理論(FFST)は、もともと量子系の力学を加速、減速、停止、反転させる手段として開発された。
本稿ではFFSTの基本概念を概説し, 高速状態調整, 状態保護, イオンソートなどの最近の展開とその応用について述べる。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-07-26T08:43:54Z) - Optimal steering of matrix product states and quantum many-body scars [0.0]
行列積状態(MPS)に基づく量子系制御へのアプローチを定式化する。
本稿では,局所的ステアリング問題(ローカルステアリング問題)に対する反断熱・漏れ最小化手法について比較する。
リークベースのアプローチは、一般的に反断熱フレームワークよりも優れています。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-04-06T15:34:27Z) - Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the
spin-boson model [68.8204255655161]
量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。
変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。
量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-09T18:00:05Z) - Shortcuts to Adiabaticity for Open Systems in Circuit Quantum
Electrodynamics [11.231358835691962]
オープン量子システムのためのショートカット to adiabaticity (STA) の実証実験を行った。
我々は, 単一損失モードの断熱進化時間を, 反断熱駆動パルスを適用して800 nsから100 nsに短縮する。
この結果は,オープン量子システムのダイナミックスを加速する方法を開拓し,高速なオープンシステムプロトコルの設計に応用できる可能性を持っている。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-07-18T11:29:14Z) - Quantum control landscape for ultrafast generation of single-qubit phase
shift quantum gates [68.8204255655161]
単一量子ビット位相シフト量子ゲートの超高速制御問題を考える。
大域的最適制御は、最大忠実度でゲートを実現する制御である。
Trapは、ローカルにのみ最適だが、グローバルにはないコントロールである。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-04-26T16:38:43Z) - Entanglement transfer, accumulation and retrieval via quantum-walk-based
qubit-qudit dynamics [50.591267188664666]
高次元システムにおける量子相関の生成と制御は、現在の量子技術の展望において大きな課題である。
本稿では,量子ウォークに基づく移動・蓄積機構により,$d$次元システムの絡み合った状態が得られるプロトコルを提案する。
特に、情報を軌道角運動量と単一光子の偏光度にエンコードするフォトニック実装について述べる。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-10-14T14:33:34Z) - Speed-up Quantum Perceptron via Shortcuts to Adiabaticity [3.53163169498295]
本稿では,シグモイド活性化関数を用いた高速非線形応答を実現するために,パーセプトロン上の制御場を逆エンジニアリングする量子パーセプトロンを提案する。
これにより、準アディバティックプロトコルと比較して、全体的なパーセプトロン性能が向上する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-03-22T16:24:16Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。