論文の概要: Numerical Engineering of Robust Adiabatic Operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.03266v2
• Date: Sat, 1 May 2021 03:27:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-03 07:13:02.976422
• Title: Numerical Engineering of Robust Adiabatic Operations
• Title（参考訳）: ロバストな断熱操作の数値工学
• Authors: Sahand Tabatabaei, Holger Haas, William Rose, Ben Yager, Mich\`ele Piscitelli, Pardis Sahafi, Andrew Jordan, Philip J. Poole, Dan Dalacu, Raffi Budakian
• Abstract要約: 本稿では,断熱制御とハミルトニアン工学を併用した多目的勾配に基づく最適化プロトコルを提案する。 このプロトコルの実用性は、磁気共鳴のための高速で2.3Rabiサイクル長の断熱反転パルスによって実証される。 固体試料を用いたナノスケール力検出磁気共鳴実験において, パルスの性能とロバスト性を検証した。
• 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: Adiabatic operations are powerful tools for robust quantum control in numerous fields of physics, chemistry and quantum information science. The inherent robustness due to adiabaticity can, however, be impaired in applications requiring short evolution times. We present a single versatile gradient-based optimization protocol that combines adiabatic control with effective Hamiltonian engineering in order to design adiabatic operations tailored to the specific imperfections and resources of an experimental setup. The practicality of the protocol is demonstrated by engineering a fast, 2.3 Rabi cycle-long adiabatic inversion pulse for magnetic resonance with built-in robustness to Rabi field inhomogeneities and resonance offsets. The performance and robustness of the pulse is validated in a nanoscale force-detected magnetic resonance experiment on a solid-state sample, indicating an ensemble-averaged inversion accuracy of $\sim 99.997\%$. We further showcase the utility of our protocol by providing examples of adiabatic pulses robust to spin-spin interactions, parameter-selective operations and operations connecting arbitrary states, each motivated by experiments.
• Abstract（参考訳）: 断熱演算は、物理学、化学、量子情報科学の多くの分野において、堅牢な量子制御のための強力なツールである。 しかし、断熱性による固有の堅牢性は、短い進化時間を必要とするアプリケーションでは損なわれる可能性がある。 実験装置の具体的欠陥や資源に適合したアディベート操作を設計するために,アディベート制御とハミルトニアン工学を併用した単一多目的勾配に基づく最適化プロトコルを提案する。 このプロトコルの実用性は、Rabi磁場の不均一性や共鳴オフセットに頑健さを組み込んだ磁気共鳴のための高速な2.3Rabiサイクル長のアディバティック・インバージョンパルスによって実証される。 固体試料上でのナノスケール力検出磁気共鳴実験において、パルスの性能とロバスト性を検証し、アンサンブル平均逆転精度が$\sim 99.997\%$であることを示す。 我々はさらに,スピンスピン相互作用に頑健な断熱パルス,パラメータ選択操作,任意の状態を結ぶ操作の例を示し,実験を動機としたプロトコルの有用性を示す。

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