論文の概要: Hamiltonian Switching Control of Noisy Bipartite Qubit Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.05478v1
- Date: Tue, 11 Apr 2023 20:12:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-13 16:55:13.650196
- Title: Hamiltonian Switching Control of Noisy Bipartite Qubit Systems
- Title（参考訳）: 雑音2成分量子ビット系のハミルトンスイッチング制御
- Authors: Zhibo Yang, Robert L. Kosut and K. Birgitta Whaley
- Abstract要約: 我々は量子近似最適化アルゴリズム(QAOA)にインスパイアされた二部制御のためのハミルトンスイッチングアンサッツを開発する。
連続音と消音音の両方を効果的に抑制し,0.9999(4つの9)以上の忠実度を持つ目標ゲート実装を実現する数値実験を行った。
制御深度,総進化時間,環境TLS数,最適化手法の選択が最適プロトコルによって達成される忠実度に与える影響を解析した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.094462708097975
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We develop a Hamiltonian switching ansatz for bipartite control that is
inspired by the Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA), to mitigate
environmental noise on qubits. We illustrate the approach with application to
the protection of quantum gates performed on i) a central spin qubit coupling
to bath spins through isotropic Heisenberg interactions, ii) superconducting
transmon qubits coupling to environmental two-level-systems (TLS) through
dipole-dipole interactions, and iii) qubits coupled to both TLS and a Lindblad
bath. The control field is classical and acts only on the system qubits. We use
reinforcement learning with policy gradient (PG) to optimize the Hamiltonian
switching control protocols, using a fidelity objective defined with respect to
specific target quantum gates. We use this approach to demonstrate effective
suppression of both coherent and dissipative noise, with numerical studies
achieving target gate implementations with fidelities over 0.9999 (four nines)
in the majority of our test cases and showing improvement beyond this to values
of 0.999999999 (nine nines) upon a subsequent optimization by Gradient Ascent
Pulse Engineering (GRAPE). We analyze how the control depth, total evolution
time, number of environmental TLS, and choice of optimization method affect the
fidelity achieved by the optimal protocols and reveal some critical behaviors
of bipartite control of quantum gates.
- Abstract（参考訳）: 量子近似最適化アルゴリズム(qaoa)に触発された二成分制御のためのハミルトンスイッチングアンサッツを開発した。
我々は,量子ゲートの保護を応用したアプローチを説明する。
一 等方性ハイゼンベルク相互作用による浴体スピンへの中心スピン量子ビット結合
二 双極子-双極子相互作用による環境二位系(TLS)に結合する超伝導トランスモン量子ビット及び
三 TLS及びリンドブラッド浴に結合したキュービット
制御フィールドは古典的であり、システムキュービット上でのみ機能する。
我々は、特定のターゲット量子ゲートに対して定義された忠実性目標を用いて、ハミルトンスイッチング制御プロトコルを最適化するためにポリシー勾配(pg)を用いた強化学習を用いる。
本手法は,実験ケースの大部分において0.999999 (4 nines) 以上のフィダリティを持つ目標ゲート実装を達成し,それを超える改良を,勾配アセントパルスエンジニアリング (grape) による最適化により0.99999999999 (9 nines) の値に示した数値を用いて,コヒーレントおよび散逸性ノイズの効果的抑制を示す。
本研究では, 制御深さ, 総進化時間, 環境tl数, 最適化方法の選択が最適プロトコルによって達成される忠実性にどのように影響するかを分析し, 量子ゲートの2成分制御の臨界挙動を明らかにする。
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