論文の概要: Non-unitary versus unitary optimization in the} control of open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.03114v1
• Date: Fri, 5 Aug 2022 12:02:23 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-02 04:56:52.987401
• Title: Non-unitary versus unitary optimization in the} control of open quantum systems
• Title（参考訳）: 開量子系の制御における非ユニタリ対ユニタリ最適化
• Authors: Marllos E. Fonseca, Felipe F. Fanchini, Emanuel F. de Lima, and Leonardo K. Castelano
• Abstract要約: 開量子系におけるKrotov法の性能(非単項最適化)と閉量子系におけるKrotov法の性能(単項最適化)を比較する。 この結果から,オープン量子システムにおける量子ゲート実装のベストプラクティスとして,ユニタリ最適化が最良であることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work, we compare the performance of the Krotov method for open quantum systems (non-unitary optimization) with the Krotov method for closed quantum systems (unitary optimization) in finding optimal controls aimed at manipulating qubits and qutrits in the presence of the environment. In the case of unitary optimization, the Krotov method is applied to quantum system neglecting its interaction with the environment, afterwards the resulting controls are used to manipulate the system along with the eviromental noise. We consider two distinct control problems: target-state preparation from a given initial state and quantum gate implementation. For the state preparation, we {have found that the performance of the controls obtained from the non-unitary optimization outperform that of the controls obtained from the unitary optimization}. {However, in the case of the implementation of quantum gates, we have found that the optimal controls obtained from the unitary evolution exhibit a mean fidelity similar to that obtained from the non-unitary evolution. Since unitary optimization does not depend on decay rates nor on specific kinds of noise, besides being less computationally demanding, our results suggest that the best current practice to implement quantum gates in open quantum systems is to employ unitary optimization.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,開量子システムにおけるkrotov法の性能と閉量子システムにおけるkrotov法(ユニタリ最適化)との比較を行い,クビットやクトリットを環境下で操作するための最適制御について検討した。 ユニタリ最適化の場合、krotov法は、環境との相互作用を無視する量子システムに適用され、その後、環境ノイズとともにシステムを操作するために制御が使用される。 我々は、与えられた初期状態からの目標状態の準備と量子ゲートの実装の2つの異なる制御問題を考える。 状態準備のために、[ have ] は、非ユニタリ最適化から得られる制御の性能が、ユニタリ最適化から得られる制御よりも優れていることを見出した。 しかし、量子ゲートの実装の場合、ユニタリ進化から得られる最適制御は、非ユニタリ進化から得られるものと同様の平均忠実性を示すことが判明した。 ユニタリ最適化は減衰率や特定のノイズには依存しないため、計算量が少なくなるため、オープン量子システムにおいて量子ゲートを実装するための現在のベストプラクティスはユニタリ最適化を採用することであることが示唆された。

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