論文の概要: Quantum optimal control using phase-modulated driving fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.10275v1
- Date: Tue, 22 Sep 2020 02:07:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-01 07:15:11.025259
- Title: Quantum optimal control using phase-modulated driving fields
- Title（参考訳）: 位相変調駆動場を用いた量子最適制御
- Authors: Jiazhao Tian, Haibin Liu, Yu Liu, Pengcheng Yang, Ralf Betzholz, Ressa
S. Said, Fedor Jelezko, Jianming Cai
- Abstract要約: 我々は位相変調駆動場の概念を導入することにより、勾配のない最適制御法の新しい変種を考案する。
本研究では,その性能を数値的に評価し,二段階システムのアンサンブル制御における標準的なフーリエ基底法よりも優れていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.75064344240877
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum optimal control represents a powerful technique to enhance the
performance of quantum experiments by engineering the controllable parameters
of the Hamiltonian. However, the computational overhead for the necessary
optimization of these control parameters drastically increases as their number
grows. We devise a novel variant of a gradient-free optimal-control method by
introducing the idea of phase-modulated driving fields, which allows us to find
optimal control fields efficiently. We numerically evaluate its performance and
demonstrate the advantages over standard Fourier-basis methods in controlling
an ensemble of two-level systems showing an inhomogeneous broadening. The
control fields optimized with the phase-modulated method provide an increased
robustness against such ensemble inhomogeneities as well as control-field
fluctuations and environmental noise, with one order of magnitude less of
average search time. Robustness enhancement of single quantum gates is also
achieved by the phase-modulated method. Under environmental noise, an XY-8
sequence constituted by optimized gates prolongs the coherence time by $50\%$
compared with standard rectangular pulses in our numerical simulations, showing
the application potential of our phase-modulated method in improving the
precision of signal detection in the field of quantum sensing.
- Abstract（参考訳）: 量子最適制御は、ハミルトニアンの制御可能なパラメータを工学することによって量子実験の性能を高める強力な技術である。
しかし、これらの制御パラメータの必要な最適化の計算オーバーヘッドは、その数が増加するにつれて劇的に増加する。
位相変調駆動場の概念を導入することで, 最適制御場を効率的に見つけることができる, 勾配自由最適制御法の新たな変種を考案する。
我々は,その性能を数値的に評価し,不均質な広化を示す2レベルシステムのアンサンブル制御において,標準フーリエベース法よりも優れていることを示す。
位相変調法で最適化された制御フィールドは、このようなアンサンブル不均一性や制御フィールドの変動や環境騒音に対して、平均探索時間の1桁未満で強靭性を高める。
単一量子ゲートのロバスト性向上も位相変調法によって達成される。
環境騒音下では、最適化ゲートで構成されるXY-8配列は、我々の数値シミュレーションにおいて標準長方形パルスと比較してコヒーレンス時間を50\%延長し、量子センシングの分野での信号検出の精度を向上させるための位相変調法の適用可能性を示した。
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