論文の概要: Minimum time generation of a uniform superposition in a qubit with only transverse field control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.16744v1
• Date: Wed, 27 Dec 2023 23:22:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-29 18:01:29.892041
• Title: Minimum time generation of a uniform superposition in a qubit with only transverse field control
• Title（参考訳）: 逆場制御のみを持つ量子ビットにおける一様重ね合わせの最小時間生成
• Authors: Vasileios Evangelakos, Emmanuel Paspalakis, Dionisis Stefanatos
• Abstract要約: 2つのレベルと1つの横方向制御場の間に固定エネルギー間隔(デチューニング)を持つ2レベルシステムを考える。 我々は、2つの量子状態の一様重ね合わせを最小時間で生成する問題を、それらのうちの1つから始めると解決する。 最適なパルス列はバンバン形式であり、その構成するパルスの持続時間を計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We consider a two-level system with a fixed energy spacing (detuning) between the two levels and a single transverse control field which can take values between zero and a maximum amplitude. Using Pontryagin's maximum principle, we completely solve the problem of generating in minimum time a uniform superposition of the two quantum states when starting from one of them, for all the values of the ratio between the maximum control amplitude and the detuning. For each value of this ratio we find the optimal pulse sequence to have the bang-bang form, and calculate the durations of the pulses composing it. The suggested framework is not only restricted to the problem at hand, but it can be also exploited in the problem of fast charging a quantum battery based on a two-level system, as well as for the optimization of pulse-sequences used for the controlled preparation of the excited state in a quantum emitter, which is a prerequisite for its usage as a single-photon source.
• Abstract（参考訳）: この2つのレベルと、ゼロと最大振幅の間の値を取ることができる1つの横方向制御場との間に固定エネルギー間隔(デチューニング)を持つ2レベルシステムを考える。 ポントリャーギンの最大原理を用いることで、最大制御振幅とデチューニングの比のすべての値について、最小時間で2つの量子状態の1つから一様重ね合わせを生成する問題を完全に解決する。 この比の各々の値について、バンバン型を持つ最適なパルスシーケンスを見つけ、それを構成するパルスの持続時間を計算する。 提案するフレームワークは、手持ちの問題に限らず、2レベルシステムに基づく量子電池の高速充電の問題や、単一光子源としての利用の前提となる量子エミッタにおける励起状態の制御に使用されるパルス系列の最適化にも利用することができる。

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