論文の概要: Optimal solutions to quantum annealing using two independent control functions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.13852v1
• Date: Tue, 26 Oct 2021 16:54:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-10 05:22:53.096864
• Title: Optimal solutions to quantum annealing using two independent control functions
• Title（参考訳）: 2つの独立制御関数を用いた量子アニールの最適解法
• Authors: Marllos E. F. Fernandes, Emanuel F. de Lima, and Leonardo K. Castelano
• Abstract要約: 最適解は、進化時間全体の上界で調整された両制御からなることを示す。 本稿では,制御の振幅を制限するために最適化された量子最適制御手法を提案する。 2つの制御関数を持つスキームは、同じ進化時間における他のスキームよりも忠実であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the quantum computing paradigm consisted of obtaining a target state that encodes the solution of a certain computational task by evolving the system with a combination of the problem-Hamiltonian and the driving-Hamiltonian. We analyze this paradigm in the light of Optimal Control Theory considering each Hamiltonian modulated by an independent control function. In the case of short evolution times and bounded controls, we analytically demonstrate that an optimal solution consists of both controls tuned at their upper bound for the whole evolution time. This optimal solution is appealing because of its simplicity and experimental feasibility. To numerically solve the control problem, we propose the use of a quantum optimal control technique adapted to limit the amplitude of the controls. As an application, we consider a teleportation protocol and compare the fidelity of the teleported state obtained for the two-control functions with the usual single-control function scheme and with the quantum approximate optimization algorithm (QAOA). We also investigate the energetic cost and the robustness against systematic errors in the teleportation protocol, considering different time evolution schemes. We show that the scheme with two-control functions yields a higher fidelity than the other schemes for the same evolution time.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,問題ハミルトニアンと運転ハミルトニアンの組み合わせでシステムを進化させることにより,ある計算課題の解を符号化する対象状態を求めることによる量子コンピューティングパラダイムについて検討する。 独立制御関数によって変調される各ハミルトニアンの最適制御理論に照らして、このパラダイムを解析する。 短い進化時間と有界制御の場合、最適解は進化時間全体において上界で調整された2つの制御からなることを解析的に証明する。 この最適解は、その単純さと実験的実現性から魅力的である。 制御問題を数値的に解くため,制御の振幅を制限するために最適化された量子最適制御手法を提案する。 応用として、テレポーテーションプロトコルを検討し、2つの制御関数に対して得られたテレポーテーション状態の忠実度を通常の単一制御関数スキームと量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)と比較する。 また,テレポーテーションプロトコルにおける系統的誤りに対するエネルギー的コストとロバスト性についても,時間発展の異なる手法を考慮して検討した。 2つの制御関数を持つスキームは、同じ進化時間における他のスキームよりも忠実であることを示す。

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