論文の概要: Robustness of Dynamic Quantum Control: Differential Sensitivity Bound

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.00301v2
• Date: Thu, 20 Jun 2024 16:35:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-22 05:48:32.043844
• Title: Robustness of Dynamic Quantum Control: Differential Sensitivity Bound
• Title（参考訳）: 動的量子制御のロバスト性:差分感度境界
• Authors: S. P. O'Neil, C. A. Weidner, E. A. Jonckheere, F. C. Langbein, S. G. Schirmer,
• Abstract要約: パラメトリック不確実性に対するゲート忠実度誤差の差分感度に基づく新しいロバスト性尺度を提案する。 与えられた忠実度誤差を保証するハミルトンの不確かさの集合に対する最大許容摂動を確実に計算する方法が示される。
• 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: Dynamic control via optimized, piecewise-constant pulses is a common paradigm for open-loop control to implement quantum gates. While numerous methods exist for the synthesis of such controls, there are many open questions regarding the robustness of the resulting control schemes in the presence of model uncertainty; unlike in classical control, there are generally no analytical guarantees on the control performance with respect to inexact modeling of the system. In this paper a new robustness measure based on the differential sensitivity of the gate fidelity error to parametric (structured) uncertainties is introduced, and bounds on the differential sensitivity to parametric uncertainties are used to establish performance guarantees for optimal controllers for a variety of quantum gate types, system sizes, and control implementations. Specifically, it is shown how a maximum allowable perturbation over a set of Hamiltonian uncertainties that guarantees a given fidelity error, can be reliably computed. This measure of robustness is inversely proportional to the upper bound on the differential sensitivity of the fidelity error evaluated under nominal operating conditions. Finally, the results show that the nominal fidelity error and differential sensitivity upper bound are positively correlated across a wide range of problems and control implementations, suggesting that in the high-fidelity control regime, rather than there being a trade-off between fidelity and robustness, higher nominal gate fidelities are positively correlated with increased robustness of the controls in the presence of parametric uncertainties.
• Abstract（参考訳）: 最適化されたピースワイズ・コンスタントパルスによる動的制御は、量子ゲートを実装するためのオープンループ制御の一般的なパラダイムである。 このような制御の合成には多くの方法が存在するが、モデル不確実性が存在する場合の制御スキームの堅牢性には多くのオープンな疑問がある。 本稿では,パラメトリックな不確実性に対するゲート忠実度誤差の差分感度に基づく新しいロバストネス尺度を導入し,パラメトリックな不確実性に対する差分感度のバウンダリを用いて,様々な量子ゲートタイプ,システムサイズ,制御実装に対する最適制御器の性能保証を確立する。 具体的には、与えられた忠実度誤差を保証するハミルトンの不確かさの集合に対する最大許容摂動を確実に計算する方法を示す。 このロバスト性の尺度は、名目操作条件下で評価された忠実度誤差の差分感度の上限値に逆比例する。 以上の結果から,高信頼度制御体制においては,高信頼度と高信頼度とのトレードオフが生じるのではなく,高信頼度制御体制においては,パラメトリック不確実性の存在下での制御のロバスト性の増加と高い名目ゲート忠実度が正に相関していることが示唆された。

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