論文の概要: Approximations in transmon simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.09721v2
• Date: Fri, 19 Nov 2021 23:06:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-10 18:04:56.131728
• Title: Approximations in transmon simulation
• Title（参考訳）: トランスモンシミュレーションにおける近似
• Authors: Tyler Jones, Kaiah Steven, Xavier Poncini, Matthew Rose, Arkady Fedorov
• Abstract要約: 我々は、量子制御の文献に現れる進行近似の階層の中で順序付けられた一連のモデルを提示する。 各モデルの妥当性は、IBMQクラウド量子デバイスのための制御プロトコルの設計とベンチマークによって実験的に特徴づけられる。 シミュレーション制御力学の評価により、数値予測のかなりのばらつきにもかかわらず、局所最適制御プロトコルを発見する複雑さは、単純な制御スキーム設定では不変であることが分かる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classical simulations of time-dependent quantum systems are widely used in quantum control research. In particular, these simulations are commonly used to host iterative optimal control algorithms. This is convenient for algorithms that are too onerous to run in the loop with current-day quantum hardware, as well as for researchers without consistent access to hardware. However, if the model used to represent the system is not selected carefully, an optimised control protocol may be rendered futile when applied to hardware. We present a series of models, ordered in a hierarchy of progressive approximation, which appear in quantum control literature. The validity of each model is characterised experimentally by designing and benchmarking control protocols for an IBMQ cloud quantum device. This result demonstrates error amplification induced by the application of a first-order perturbative approximation. Furthermore, the emergence of errors that cannot be corrected by simple amplitude scaling of control pulses is demonstrated in simulation, due to an underlying mistreatment of noncomputational dynamics. Finally, an evaluation of simulated control dynamics reveals that despite the substantial variance in numerical predictions across the proposed models, the complexity of discovering local optimal control protocols appears invariant in the simple control scheme setting.
• Abstract（参考訳）: 時間依存量子システムの古典的なシミュレーションは、量子制御研究で広く使われている。 特に、これらのシミュレーションは反復最適制御アルゴリズムをホストするのによく用いられる。 これは、現在の量子ハードウェアでループを走らせるには難しすぎるアルゴリズムや、ハードウェアに一貫したアクセスを持たない研究者にとって便利である。 しかし、システムを表すために使用されるモデルが慎重に選択されていない場合、ハードウェアに適用した場合、最適化された制御プロトコルを無駄にすることができる。 我々は、量子制御の文献に現れる進行近似の階層の中で順序付けられた一連のモデルを提示する。 各モデルの妥当性は、IBMQクラウド量子デバイスのための制御プロトコルの設計とベンチマークによって実験的に特徴づけられる。 この結果は、一階摂動近似の適用によって生じる誤差増幅を示す。 さらに,制御パルスの簡単な振幅スケーリングでは補正できない誤差の発生をシミュレーションにより証明した。 最後に, シミュレーション制御ダイナミクスの評価により, 提案モデル全体の数値予測のかなりのばらつきにもかかわらず, 局所最適制御プロトコルの発見の複雑さは単純制御スキーム設定において不変であることが明らかとなった。

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