論文の概要: Quantum state-preparation control in noisy environment via most-likely paths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.13164v3
• Date: Sun, 28 Sep 2025 15:04:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-30 22:32:18.614588
• Title: Quantum state-preparation control in noisy environment via most-likely paths
• Title（参考訳）: 最も類似した経路による雑音環境における量子状態調整制御
• Authors: Wirawat Kokaew, Thiparat Chotibut, Areeya Chantasri,
• Abstract要約: 雑音の影響を受けないオープン量子系の別の見方として、平均力学を仮定的雑音軌道に到達させる方法を考える。 本稿では,騒音発生確率に基づく状態準備問題の制御戦略を提案する。 概念実証として,提案手法を劣化雑音下でのqu状態生成に適用し,任意の目標状態に対する制御されたRabiドライブの解析的解決を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6181093777643575
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Finding controls for open quantum systems needs to take into account effects from unwanted environmental noise. Since actual realizations or states of the noise are typically unknown, the usual treatment for the quantum system's decoherence dynamics is via the so-called Lindblad master equation, which in essence describes an average evolution (mean path) of the system's state affected by the unknown noise. We here consider an alternative view of a noise-affected open quantum system, where the average dynamics can be unravelled into hypothetical noisy quantum trajectories, and propose a control strategy for the state-preparation problem based on the likelihood of noise occurrence. We formulate a stochastic path integral for noise variables whose extremum yields control functions associated with a most-likely noise to achieve target states. As a proof of concept, we apply our method to a qubit-state preparation under dephasing noise and analytically solve for controlled Rabi drives for arbitrary target states. Since the method is constructed based on the probability of noise, we also introduce a fidelity success rate as a measure of the state preparation. We benchmark against the mean-path approaches, e.g., GRAPE and CRAB controls, using both average fidelity and a success-rate metric. While standard mean-path controls maximize average fidelity, most-likely controls achieve higher success rates, especially at strong dephasing.
• Abstract（参考訳）: オープン量子システムの制御を見つけるには、望ましくない環境騒音の影響を考慮する必要がある。 ノイズの実際の実現や状態は通常不明であるため、量子系のデコヒーレンス力学の通常の処理はリンドブラッドマスター方程式(Lindblad master equation)と呼ばれるもので、本質的には未知のノイズによって影響を受けるシステムの状態の平均的な進化(経路)を記述している。 ここでは, 平均力学を仮説的雑音性量子軌道に推定し, ノイズ発生確率に基づく状態準備問題の制御戦略を提案する。 極値が最も近い雑音に付随する制御関数を出力する雑音変数に対する確率的経路積分を定式化し、目標状態を達成する。 概念実証として,提案手法を劣化雑音下での立方体状態生成に適用し,任意の目標状態に対する制御されたRabiドライブの解析的解決を行う。 提案手法はノイズの確率に基づいて構築されるため,状態生成の指標として忠実度の成功率も導入する。 我々は,平均忠実度と成功度の両方を用いて,平均パスアプローチ,例えばGRAPEとCRABの制御をベンチマークする。 標準的な平均パス制御は平均忠実度を最大化するが、最もよく似たコントロールは、特に強い誇張において、より高い成功率を達成する。

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