論文の概要: Switching Time Optimization for Binary Quantum Optimal Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.03132v1
- Date: Sun, 6 Aug 2023 14:51:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-08 16:31:13.614028
- Title: Switching Time Optimization for Binary Quantum Optimal Control
- Title（参考訳）: 二元量子最適制御のためのスイッチング時間最適化
- Authors: Xinyu Fei, Lucas T. Brady, Jeffrey Larson, Sven Leyffer, Siqian Shen
- Abstract要約: 本研究では,連続時間帯における制御スイッチ数と制御間隔の継続時間を逐次最適化するアルゴリズムフレームワークを開発する。
我々の計算フレームワークは、高品質な性能でバイナリ制御を得ることができ、計算時間を短縮できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.887393074590696
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum optimal control is a technique for controlling the evolution of a
quantum system and has been applied to a wide range of problems in quantum
physics. We study a binary quantum control optimization problem, where control
decisions are binary-valued and the problem is solved in diverse quantum
algorithms. In this paper, we utilize classical optimization and computing
techniques to develop an algorithmic framework that sequentially optimizes the
number of control switches and the duration of each control interval on a
continuous time horizon. Specifically, we first solve the continuous relaxation
of the binary control problem based on time discretization and then use a
heuristic to obtain a controller sequence with a penalty on the number of
switches. Then, we formulate a switching time optimization model and apply
sequential least-squares programming with accelerated time-evolution simulation
to solve the model. We demonstrate that our computational framework can obtain
binary controls with high-quality performance and also reduce computational
time via solving a family of quantum control instances in various quantum
physics applications.
- Abstract（参考訳）: 量子最適制御(quantum optimal control)は、量子系の進化を制御する技術であり、量子物理学における幅広い問題に適用されている。
本研究では, 制御決定が二値化され, 様々な量子アルゴリズムで解決される二元量子制御最適化問題について検討する。
本稿では,古典的な最適化手法と計算手法を用いて,連続時間帯における制御スイッチ数と制御間隔の持続時間を逐次最適化するアルゴリズムフレームワークを開発する。
具体的には、まず時間離散化に基づいてバイナリ制御問題の連続緩和を解き、次にヒューリスティックを用いてスイッチ数に対するペナルティを持つコントローラシーケンスを得る。
次に、スイッチング時間最適化モデルを定式化し、逐次最小二乗計画と高速化時間発展シミュレーションを適用して解く。
我々の計算フレームワークは、高品質な性能でバイナリ制御を得ることができ、また、様々な量子物理学アプリケーションで量子制御インスタンスのファミリーを解くことで計算時間を短縮できることを示した。
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