論文の概要: Analytic Filter Function Derivatives for Quantum Optimal Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.09126v2
• Date: Mon, 19 Apr 2021 06:58:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-07 23:32:36.281408
• Title: Analytic Filter Function Derivatives for Quantum Optimal Control
• Title（参考訳）: 量子最適制御のための解析フィルタ関数導関数
• Authors: Isabel Nha Minh Le, Julian D. Teske, Tobias Hangleiter, Pascal Cerfontaine and Hendrik Bluhm
• Abstract要約: 自動相関ノイズの存在下でゲート忠実度を計算できるフィルタ関数形式に着目する。 本稿では, パルス振幅の制御に関して解析的に導出したフィルタ関数勾配を解析し, 結果の計算複雑性を解析する。
• 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: Auto-correlated noise appears in many solid state qubit systems and hence needs to be taken into account when developing gate operations for quantum information processing. However, explicitly simulating this kind of noise is often less efficient than approximate methods. Here, we focus on the filter function formalism, which allows the computation of gate fidelities in the presence of auto-correlated classical noise. Hence, this formalism can be combined with optimal control algorithms to design control pulses, which optimally implement quantum gates. To enable the use of gradient-based algorithms with fast convergence, we present analytically derived filter function gradients with respect to control pulse amplitudes, and analyze the computational complexity of our results. When comparing pulse optimization using our derivatives to a gradient-free approach, we find that the gradient-based method is roughly two orders of magnitude faster for our test cases. We also provide a modular computational implementation compatible with quantum optimal control packages.
• Abstract（参考訳）: 自己相関ノイズは多くの固体量子ビット系に現れるため、量子情報処理のためのゲート演算を開発する際に考慮する必要がある。 しかしながら、この種のノイズを明示的にシミュレートすることは、しばしば近似法よりも効率的ではない。 本稿では,自己相関的古典的雑音の存在下でのゲートフィダリティの計算を可能にするフィルタ関数形式に着目する。 したがって、量子ゲートを最適に実装する制御パルスを設計するための最適制御アルゴリズムと組み合わせることができる。 高速収束を伴う勾配に基づくアルゴリズムを実現するために,パルス振幅の制御に関して解析的に導出したフィルタ関数勾配を提案し,その結果の計算複雑性を解析する。 勾配なし法とパルス最適化法を比較すると, 勾配ベース法の方が, テストケースで約2桁高速であることが判明した。 また,量子最適制御パッケージと互換性のあるモジュラー計算実装を提供する。

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