論文の概要: Controlling quantum many-body systems using reduced-order modelling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.00467v1
- Date: Tue, 1 Nov 2022 13:58:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-20 19:37:23.906711
- Title: Controlling quantum many-body systems using reduced-order modelling
- Title（参考訳）: 低次モデリングによる量子多体系の制御
- Authors: I.A. Luchnikov, M.A. Gavreev, A.K. Fedorov
- Abstract要約: 本稿では,多体量子システムにおける制御問題のクラスを解くための効率的な手法を提案する。
もともとのサブシステムの「デジタルツイン」と見なされる、そのような縮小順序モデルの力学のシミュレーションは、はるかに効率的である。
この結果は、多体システムの研究、非自明な準粒子特性の探索、および量子コンピューティングデバイスの開発管理ツールに直接応用される。
- 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: Quantum many-body control is among most challenging problems in quantum
science, due to computational complexity of related underlying problems. We
propose an efficient approach for solving a class of control problems for
many-body quantum systems, where time-dependent controls are applied to a
sufficiently small subsystem. The approach is based on a tensor-networks-based
scheme to build a low-dimensional reduced-order model of the subsystem's
non-Markovian dynamics. Simulating dynamics of such a reduced-order model,
viewed as a ``digital twin" of the original subsystem, is significantly more
efficient, which enables the use of gradient-based optimization toolbox in the
control parameter space. We validate the proposed method by solving control
problems for quantum spin chains. In particular, the approach automatically
identifies sequences for exciting the quasiparticles and guiding their dynamics
to recover and transmit information. Additionally, when disorder is induced and
the system is in the many body localized phase, we find generalized spin-echo
sequences for dynamics inversion, which show improved performance compared to
standard ones. Our approach by design takes advantage of non-Markovian dynamics
of a subsystem to make control protocols more efficient, and, under certain
conditions can store information in the rest of the many-body system and
subsequently retrieve it at a desired moment of time. We expect that our
results will find direct applications in the study of many-body systems, in
probing non-trivial quasiparticle properties, as well as in development control
tools for quantum computing devices.
- Abstract（参考訳）: 量子多体制御は、関連する問題の計算複雑性のため、量子科学において最も難しい問題の一つである。
本稿では,時間依存制御を十分に小さなサブシステムに適用した多体量子系の制御クラスを効率的に解く手法を提案する。
このアプローチは、テンソル・ネットワークスに基づくサブシステムの非マルコフ力学の低次元還元次モデルを構築するスキームに基づいている。
元のサブシステムの ‘デジタルツイン’ と見なされるような縮小順序モデルのダイナミクスのシミュレーションは、はるかに効率的であり、制御パラメータ空間における勾配に基づく最適化ツールボックスの使用を可能にする。
量子スピンチェーンの制御問題を解くことによって提案手法を検証する。
特に、このアプローチは準粒子を刺激するためのシーケンスを自動的に識別し、そのダイナミクスを誘導して情報を回復し、伝達する。
さらに, 乱れが誘発され, システムが多体局在状態にある場合, 一般化スピンエコー配列がダイナミクスインバージョンとして見出され, 標準値と比較して性能が向上した。
設計によるアプローチでは,制御プロトコルをより効率的にするためにサブシステムの非マルコフダイナミクスを利用する。
我々は、多体系の研究、非自明な準粒子特性の探索、量子コンピューティングデバイスの開発制御ツールにおける直接の応用を見出すことを期待している。
関連論文リスト
- Machine-learning-inspired quantum control in many-body dynamics [6.817811305553492]
制御フィールドの最適化に適した,有望かつ多目的な制御ニューラルネットワークを提案する。
本稿では,量子イジングモデルにおける臨界点通過時の欠陥密度の抑制とキャット状態の忠実度向上の問題に対処する。
勾配に基づくパワーロークエンチ法と比較して,本手法はシステムサイズと長期的進化の両面で有意な優位性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-09T01:47:55Z) - Quantum control by the environment: Turing uncomputability, Optimization over Stiefel manifolds, Reachable sets, and Incoherent GRAPE [56.47577824219207]
多くの現実的な状況において、制御された量子系は環境と相互作用する。
本稿では,環境を資源として利用したオープン量子システムの制御に関するいくつかの結果について概説する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-20T10:09:13Z) - Invariant-based control of quantum many-body systems across critical points [0.0]
本稿では,多体系の低エネルギー部分空間内での断熱的進化を保証するために,動的不変量に基づく制御手法を提案する。
制御可能なパラメータを解析的制御結果に従って調整することにより,速度限界に近い高忠実度進化を実現する。
注目すべきは、我々のアプローチがKibble-Zurekスケーリングの法則を破り、チューニング可能で時間スケーリングの振る舞いを大幅に改善したことです。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-11T14:09:37Z) - On optimization of coherent and incoherent controls for two-level
quantum systems [77.34726150561087]
本稿では、閉かつオープンな2レベル量子系の制御問題について考察する。
閉系の力学は、コヒーレント制御を持つシュリンガー方程式によって支配される。
開系の力学はゴリーニ=コサコフスキー=スダルシャン=リンドブラッドのマスター方程式によって支配される。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-05T09:08:03Z) - Sparsity in Partially Controllable Linear Systems [56.142264865866636]
本研究では, 部分制御可能な線形力学系について, 基礎となる空間パターンを用いて検討する。
最適制御には無関係な状態変数を特徴付ける。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-12T16:41:47Z) - Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the
spin-boson model [68.8204255655161]
量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。
変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。
量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z) - Approximations in transmon simulation [0.0]
我々は、量子制御の文献に現れる進行近似の階層の中で順序付けられた一連のモデルを提示する。
各モデルの妥当性は、IBMQクラウド量子デバイスのための制御プロトコルの設計とベンチマークによって実験的に特徴づけられる。
シミュレーション制御力学の評価により、数値予測のかなりのばらつきにもかかわらず、局所最適制御プロトコルを発見する複雑さは、単純な制御スキーム設定では不変であることが分かる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-19T03:41:54Z) - Efficient exploration of Hamiltonian parameter space for optimal control
of non-Markovian open quantum systems [0.0]
非マルコフ開量子系に対する最適制御列を効率的に設計する一般手法を提案する。
レーザーパルスの形状を最適化し、特定の状態の量子ドットを作成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-08T16:02:31Z) - Quantum Geometric Machine Learning for Quantum Circuits and Control [78.50747042819503]
我々は、量子幾何学的制御問題に対するディープラーニングの適用をレビューし、拡張する。
量子回路合成問題における時間-最適制御の強化について述べる。
我々の研究結果は、時間-最適制御問題に対する機械学習と幾何学的手法を組み合わせた量子制御と量子情報理論の研究者にとって興味深いものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-19T19:12:14Z) - Adaptive Control and Regret Minimization in Linear Quadratic Gaussian
(LQG) Setting [91.43582419264763]
我々は不確実性に直面した楽観主義の原理に基づく新しい強化学習アルゴリズムLqgOptを提案する。
LqgOptはシステムのダイナミクスを効率的に探索し、モデルのパラメータを信頼区間まで推定し、最も楽観的なモデルのコントローラをデプロイする。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-12T19:56:38Z) - A differentiable programming method for quantum control [0.0]
本稿では,システムの力学を規定する微分方程式の明示的な知識を活用するために,微分可能プログラミングに基づく手法を提案する。
3つのシステムのための固有状態作成タスクにおいて,本手法の有効性と雑音に対する頑健性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-19T19:00:05Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。