論文の概要: Time-optimal state transfer for an open qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.10099v1
• Date: Thu, 18 Jan 2024 16:06:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-19 15:58:51.272668
• Title: Time-optimal state transfer for an open qubit
• Title（参考訳）: 開量子ビットの時間最適状態転送
• Authors: L.V. Lokutsievskiy, A.N. Pechen, M.I. Zelikin
• Abstract要約: 最小時間を求め、対応する最適制御の構造を確立することは、量子制御の重要な問題である。 最小のステアリング時間に対して上と下の両方の見積もりを厳格に導き出す。 実用的なアプリケーションでは、明示的なほぼ最適な状態転送プロトコルが提供される。
• 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: Finding minimal time and establishing the structure of the corresponding optimal controls which can transfer a given initial state of a quantum system into a given target state is a key problem of quantum control. In this work, this problem is solved for a basic component of various quantum technology processes -- a qubit interacting with the environment and experiencing an arbitrary time-dependent coherent driving. We rigorously derive both upper and lower estimates for the minimal steering time. Surprisingly, we discover that the optimal controls have a very special form -- they consist of two impulses, at the beginning and at the end of the control period, which can be assisted by a smooth time-dependent control in between. Moreover, an important for practical applications explicit almost optimal state transfer protocol is provided which only consists of four impulses and gives an almost optimal time of motion. The results can be directly applied to a variety of experimental situations for estimation of the ultimate limits of state control for quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 最小限の時間を求め、量子システムの与えられた初期状態を所定のターゲット状態に転送できる最適制御の構造を確立することは、量子制御の重要な問題である。 本研究では、様々な量子技術プロセスの基本コンポーネントである環境と相互作用し、任意の時間依存コヒーレントな運転を経験する量子ビットに対して、この問題を解く。 最小のステアリング時間に対して上と下の両方の見積もりを厳格に導き出す。 意外なことに、最適制御は非常に特殊な形式であり、制御期間の初めと終わりに2つのインパルスから成り、その間にスムーズな時間依存制御によって助けられる。 さらに、4つのインパルスのみで構成され、ほぼ最適な動作時間を与える、明示的な準最適状態転送プロトコルが実用上重要である。 この結果は、量子技術における状態制御の究極の限界を推定するための様々な実験状況に直接適用することができる。

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