論文の概要: Optimal control for state preparation in two-qubit open quantum systems driven by coherent and incoherent controls via GRAPE approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.02517v1
• Date: Fri, 4 Nov 2022 15:20:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-20 08:56:51.180560
• Title: Optimal control for state preparation in two-qubit open quantum systems driven by coherent and incoherent controls via GRAPE approach
• Title（参考訳）: GRAPE法によるコヒーレントおよび非コヒーレント制御による2量子オープン量子系の状態生成の最適制御
• Authors: Vadim Petruhanov and Alexander Pechen
• Abstract要約: 我々は、コヒーレントかつ非コヒーレントな時間依存制御によって駆動される2つの量子ビットのモデルを考える。 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。 最適化制御の下で, フォン・ノイマンエントロピー, 純度, および1ビット還元密度行列の進化について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 77.34726150561087
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this work, we consider a model of two qubits driven by coherent and incoherent time-dependent controls. The dynamics of the system is governed by a Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad master equation, where coherent control enters into the Hamiltonian and incoherent control enters into both the Hamiltonian (via Lamb shift) and the dissipative superoperator. We consider two physically different classes of interaction with coherent control and study the optimal control problem of state preparation formulated as minimization of the Hilbert-Schmidt distance's square between the final density matrix and a given target density matrix at some fixed target time. Taking into account that incoherent control by its physical meaning is a non-negative function of time, we derive an analytical expression for the gradient of the objective and develop optimization approaches based on adaptation for this problem of GRadient Ascent Pulse Engineering (GRAPE). We study evolution of the von Neumann entropy, purity, and one-qubit reduced density matrices under optimized controls and observe a significantly different behavior of GRAPE optimization for the two classes of interaction with coherent control in the Hamiltonian.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,コヒーレントかつ非コヒーレントな時間依存制御によって駆動される2つの量子ビットのモデルを考える。 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制御され、コヒーレント制御はハミルトニアンに入り、非コヒーレント制御は(ラムシフトを介して)ハミルトニアンと散逸超作用素の両方に入る。 本研究では,コヒーレント制御と物理的に異なる2種類の相互作用を考察し,最終密度行列と与えられた目標密度行列の間のヒルベルト・シュミット距離の正方形を一定の目標時間で最小化する状態形成の最適制御問題を検討する。 物理的意味による一貫性のない制御は時間の非負の関数であり,目的の勾配に対する解析式を導出し,この勾配上昇パルス工学(grape)の問題に対する適応に基づく最適化手法を開発する。 最適化された制御の下で, フォン・ノイマンエントロピー, 純度, および1ビット還元密度行列の進化を研究し, ハミルトニアンにおけるコヒーレント制御との相互作用の2つのクラスに対する GRAPE 最適化の明らかに異なる挙動を観察した。

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