論文の概要: Quantum State Transfer Optimization: Balancing Fidelity and Energy Consumption using Pontryagin Maximum Principle

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.09142v2
• Date: Tue, 10 Oct 2023 12:02:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-13 14:48:45.146615
• Title: Quantum State Transfer Optimization: Balancing Fidelity and Energy Consumption using Pontryagin Maximum Principle
• Title（参考訳）: 量子状態移動最適化:ポントリャーギン最大原理を用いたフィデリティとエネルギー消費のバランス
• Authors: Nahid Binandeh Dehaghani and A. Pedro Aguiar
• Abstract要約: 我々は、Liouville-von Neumann方程式の原理に固執しながら、初期状態から望ましい状態へ量子システムをナビゲートすることを目指している。 この問題に関連する行列値力学に対するポントリャーギン原理(PMP)の形で最適条件を導出する。 最適制御問題の解法として,時間分散計算方式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0819408603463425
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this study, we address a control-constrained optimal control problem pertaining to the transformation of quantum states. Our objective is to navigate a quantum system from an initial state to a desired target state while adhering to the principles of the Liouville-von Neumann equation. To achieve this, we introduce a cost functional that balances the dual goals of fidelity maximization and energy consumption minimization. We derive optimality conditions in the form of the Pontryagin Maximum Principle (PMP) for the matrix-valued dynamics associated with this problem. Subsequently, we present a time-discretized computational scheme designed to solve the optimal control problem. This computational scheme is rooted in an indirect method grounded in the PMP, showcasing its versatility and efficacy. To illustrate the practicality and applicability of our methodology, we employ it to address the case of a spin $\frac{1}{2}$ particle subjected to interaction with a magnetic field. Our findings shed light on the potential of this approach to tackle complex quantum control scenarios and contribute to the broader field of quantum state transformations.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,量子状態の変換に関する制御制約のある最適制御問題に対処する。 我々の目的は、Liouville-von Neumann方程式の原理に従いながら、初期状態から所望の目標状態へ量子システムをナビゲートすることである。 これを実現するために,忠実度最大化とエネルギー消費最小化の2つの目標を両立するコスト関数を導入する。 この問題に関連する行列値力学に対して、ポントリャーギン最大原理(PMP)の形で最適条件を導出する。 次に,最適制御問題を解くための時間離散化計算方式を提案する。 この計算スキームは、PMPに基盤を置く間接的手法に根ざし、その汎用性と有効性を示している。 本手法の実用性と適用性を説明するために, 磁場との相互作用を受けるスピン $\frac{1}{2}$ 粒子の場合に応用する。 我々の発見は、複雑な量子制御シナリオに取り組み、量子状態変換の幅広い分野に寄与するこのアプローチの可能性に光を当てた。

関連論文リスト

• Enhancing Quantum Entanglement in Bipartite Systems: Leveraging Optimal Control and Physics-Informed Neural Networks [1.4811951486536687]
  最短時間枠内でのエンタングルメント測度の下限の増大を最大化することを目的とした最適制御問題を定式化する。 行列値動的制御系に適したポントリャーギンの最小原理に基づいて最適条件を導出する。 提案手法は, 絡み合った状態を生成する過程を洗練させるだけでなく, 絡み合った状態を検出する感度を高める手法も導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-24T22:59:24Z)
• Enhancing Scalability of Quantum Eigenvalue Transformation of Unitary Matrices for Ground State Preparation through Adaptive Finer Filtering [0.13108652488669736]
  ハミルトニアンシミュレーション(英: Hamiltonian Simulation)は、量子コンピュータが古典的計算を上回る可能性を持つ領域である。 このような量子アルゴリズムの主な課題の1つは、システムサイズをアップスケーリングすることである。 本稿では, 固有空間フィルタリングのスケーラビリティを, 与えられたハミルトニアンの基底状態の準備のために向上させるアプローチを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-17T09:52:24Z)
• An Application of Pontryagin Neural Networks to Solve Optimal Quantum Control Problems [1.5469452301122175]
  ポントリャーギンの最大原理は、最適時間またはエネルギーにおける最大忠実度を達成するために重要な役割を果たすことが証明されている。 制御制約付き最適制御問題を定式化し、時間と双線型シュロディンガー方程式を満たす量子系に従属するエネルギーを最小化する。 我々は、pythonのいわゆるqutipパッケージと、新しく開発されたtfc pythonパッケージを利用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-01T17:48:07Z)
• A self-consistent field approach for the variational quantum eigensolver: orbital optimization goes adaptive [52.77024349608834]
  適応微分組立問題集合型アンザッツ変分固有解法(ADAPTVQE)における自己一貫したフィールドアプローチ(SCF)を提案する。 このフレームワークは、短期量子コンピュータ上の化学系の効率的な量子シミュレーションに使用される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-21T23:15:17Z)
• A Quantum Optimal Control Problem with State Constrained Preserving Coherence [68.8204255655161]
  非単体脱コヒーレンスチャネルを特徴とするマルコフ脱コヒーレンスを受ける3レベル$Lambda$型原子を考える。 我々は、デコヒーレンスレベルが予め定義された境界内にある状態制約で量子最適制御問題を定式化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-24T21:31:34Z)
• High Fidelity Quantum State Transfer by Pontryagin Maximum Principle [68.8204255655161]
  We address the problem of the maximize the fidelity in a quantum state transformation process satisfy for the Liouville-von Neumann equation。 性能指標として忠実性を導入することにより、最終状態密度演算子と所望の目標状態との類似性を最大化することを目指す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-07T13:27:26Z)
• Benchmarking adaptive variational quantum eigensolvers [63.277656713454284]
  VQEとADAPT-VQEの精度をベンチマークし、電子基底状態とポテンシャルエネルギー曲線を計算する。 どちらの手法もエネルギーと基底状態の優れた推定値を提供する。 勾配に基づく最適化はより経済的であり、勾配のない類似シミュレーションよりも優れた性能を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-02T19:52:04Z)
• Direct Optimal Control Approach to Laser-Driven Quantum Particle Dynamics [77.34726150561087]
  間接制御理論に対する頑健で柔軟な代替手段として, 直接最適制御を提案する。 この方法は、バイスタブルポテンシャルにおけるレーザー駆動のウェーブパレットダイナミクスの場合に説明される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-10-08T07:59:29Z)
• Quantum-optimal-control-inspired ansatz for variational quantum algorithms [105.54048699217668]
  変分量子アルゴリズム (VQA) の中心成分は状態準備回路(英語版)であり、アンザッツ(英語版)または変分形式(英語版)とも呼ばれる。 ここでは、対称性を破るユニタリを組み込んだ「解」を導入することで、このアプローチが必ずしも有利であるとは限らないことを示す。 この研究は、より一般的な対称性を破るアンスの開発に向けた第一歩となり、物理学や化学問題への応用に繋がる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-08-03T18:00:05Z)

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。