論文の概要: Optimal State Manipulation for a Two-Qubit System Driven by Coherent and
Incoherent Controls
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.00863v1
- Date: Mon, 3 Apr 2023 10:22:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-04 16:00:21.636492
- Title: Optimal State Manipulation for a Two-Qubit System Driven by Coherent and
Incoherent Controls
- Title（参考訳）: コヒーレント制御と非コヒーレント制御による2量子ビットシステムの最適状態操作
- Authors: Oleg Morzhin, Alexander Pechen
- Abstract要約: 2量子ビット量子系の最適制御には状態準備が重要である。
物理的に異なる2つのコヒーレント制御を利用し、ヒルベルト・シュミット目標密度行列を最適化する。
- 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: Optimal control of two-qubit quantum systems attracts high interest due to
applications ranging from two-qubit gate generation to optimization of receiver
for transferring coherence matrices along spin chains. State preparation and
manipulation is among important tasks to study for such systems. Typically
coherent control, e.g. a shaped laser pulse, is used to manipulate two-qubit
systems. However, the environment can also be used $\unicode{x2013}$ as an
incoherent control resource. In this article, we consider optimal state
manipulation for a two-qubit system whose dynamics is governed by the
Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad master equation, where coherent control
enters into the Hamiltonian and incoherent control into both the Hamiltonian
(via Lamb shift) and the superoperator of dissipation. We exploit two
physically different classes of interaction with coherent control and optimize
the Hilbert-Schmidt overlap between final and target density matrices,
including optimization of its steering to a given value. We find the conditions
when zero coherent and incoherent controls satisfy the Pontryagin maximum
principle, and in addition, when they form a stationary point of the objective
functional. Moreover, we find a case when this stationary point provides the
globally minimal value of the overlap. Using upper and lower bounds for the
overlap, we develop one- and two-step gradient projection methods operating
with functional controls.
- Abstract（参考訳）: 2量子ビット量子系の最適制御は、2量子ビットゲート生成からスピン鎖に沿ってコヒーレンス行列を転送する受信機の最適化に至るまでの応用により、高い関心を集めている。
国家の準備と操作は、そのようなシステムを研究する上で重要な課題である。
通常、レーザーパルスのようなコヒーレント制御は、2量子ビットシステムを操作するために用いられる。
しかし、環境は一貫性のない制御リソースとして$\unicode{x2013}$を使うこともできる。
本稿では、ゴリニ-コサコフスキー-スダルシャン-リンドブラッドマスター方程式により力学が支配される2量子系の最適状態操作について考察する。
2つの物理的に異なる相互作用クラスとコヒーレント制御を活用し、最終密度行列と目標密度行列の間のヒルベルト・シュミット重なりを最適化し、与えられた値へのステアリングの最適化を含む。
我々は、コヒーレントかつ非コヒーレントな制御がポントリャーギンの最大原理を満たすときの条件と、それらが目的函数の定常点を形成するときの条件を見出す。
さらに、この定常点がオーバーラップのグローバルに最小の値を与える場合を見出す。
重ね合わせに上界と下界を用い,機能制御を併用した1段階および2段階の勾配投影法を開発した。
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