論文の概要: Pontryagin-Optimal Control of a non-Hermitian Qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.02882v1
- Date: Thu, 4 Aug 2022 20:51:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-02 07:12:49.430262
- Title: Pontryagin-Optimal Control of a non-Hermitian Qubit
- Title（参考訳）: 非エルミート量子のポントリャーギン最適制御
- Authors: Philippe Lewalle, K. Birgitta Whaley
- Abstract要約: 我々は、1つの非エルミート量子ビットの制御について研究する。
我々は、排ガスを条件とした量子ビットの力学において、連続的かつ微分可能な純粋状態軌道を実現する方法を示す。
- 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: Open-system quantum dynamics described by non-Hermitian effective
Hamiltonians have become a subject of considerable interest. Studies of
non-Hermitian physics have revealed general principles, including relationships
between the topology of the complex eigenvalue space and the breakdown of
adiabatic control strategies. We study here the control of a single
non-Hermitian qubit, similar to recently realized experimental systems in which
the non-Hermiticity arises from an open spontaneous emission channel. We review
the topological features of the resulting non-Hermitian Hamiltonian and then
present two distinct results. First, we illustrate how to realize any
continuous and differentiable pure-state trajectory in the dynamics of a qubit
that are conditioned on no emission. This result implicitly provides a
workaround for the breakdown of standard adiabatic following in such
non-Hermitian systems. Second, we use Pontryagin's maximum principle to derive
optimal trajectories connecting boundary states on the Bloch sphere, using a
cost function which balances the desired dynamics against the controller energy
used to realize them. We demonstrate that the latter approach can effectively
find trajectories which maintain high state purity even in the case of
inefficient detection.
- Abstract（参考訳）: 非エルミート有効ハミルトニアンによって記述された開系量子力学は、かなりの関心を集めている。
非エルミート物理学の研究は、複素固有値空間の位相と断熱制御戦略の崩壊との関係を含む一般的な原理を明らかにした。
ここでは、非ハーミティティーが開自然放出チャネルから生じる最近の実験システムと同様、単一の非エルミティアン量子ビットの制御について研究する。
非エルミート・ハミルトニアンの位相的特徴を概観し、2つの異なる結果を示す。
まず,ゼロエミッションを条件とした量子ビットのダイナミクスにおいて,連続的かつ微分可能な純粋な状態軌道を実現する方法を示す。
この結果は、そのような非エルミート系における標準断熱の分解の回避策を暗黙的に提供する。
第2に,ポントリャーギンの最大原理を用いてブロッホ球面上の境界状態と接続する最適軌道を導出する。
後者の手法は,非効率な検出においても高い状態純度を維持する軌道を効果的に発見できることを実証する。
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