論文の概要: Optimal control of molecular spin qudits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.15313v1
• Date: Tue, 30 Nov 2021 11:50:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-06 07:09:48.123874
• Title: Optimal control of molecular spin qudits
• Title（参考訳）: 分子スピン四重項の最適制御
• Authors: Alberto Castro, Adrian Garcia Carrizo, David Zueco, and Fernando Luis
• Abstract要約: 分子ナノマグネットのスピン状態をマイクロ波パルスで操作できることを数値的に示す。 状態から状態への変換やフルゲート変換は、単純な単色共鳴パルスよりも短時間で行うことができる。 最適制御技術の適用により、分子スピン四重項に基づく量子技術の実装が容易になる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.720142291102135
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We demonstrate, numerically, the possibility of manipulating the spin states of molecular nanomagnets with shaped microwave pulses designed with quantum optimal control theory techniques. The state-to-state or full gate transformations can be performed in this way in shorter times than using simple monochromatic resonant pulses. This enhancement in the operation rates can therefore mitigate the effect of decoherence. The optimization protocols and their potential for practical implementations are illustrated by simulations performed for a simple molecular cluster hosting a single Gd$^{3+}$ ion. Its eight accessible levels (corresponding to a total spin $S=7/2$) allow encoding an $8$-level qudit or a system of three coupled qubits. All necessary gates required for universal operation can be obtained with optimal pulses using the intrinsic couplings present in this system. The application of optimal control techniques can facilitate the implementation of quantum technologies based on molecular spin qudits.
• Abstract（参考訳）: 分子ナノ磁性体のスピン状態を量子最適制御理論で設計した形状のマイクロ波パルスで操作できることを数値的に示す。 状態から状態への変換やフルゲート変換は、単純な単色共振パルスよりも短い時間で行うことができる。 したがって、この操作率の増大はデコヒーレンスの効果を緩和することができる。 最適化プロトコルとその実用的実装の可能性は、単一のgd$^{3+}$イオンをホストする単純な分子クラスターのシミュレーションによって示される。 8つのアクセス可能なレベル(合計スピン$s=7/2$に対応する)は、$8$レベルのquditまたは3つの結合キュービットのシステムをエンコードできる。 普遍演算に必要な全てのゲートは、この系に存在する固有結合を用いて最適なパルスで得られる。 最適制御技術の応用により、分子スピンquditに基づく量子技術の実装が容易になる。

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