論文の概要: Robust Quantum Control via a Model Predictive Control Strategy

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.07396v1
• Date: Mon, 12 Feb 2024 04:05:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-13 15:43:01.970286
• Title: Robust Quantum Control via a Model Predictive Control Strategy
• Title（参考訳）: モデル予測制御戦略によるロバスト量子制御
• Authors: Yunyan Lee, Ian R. Petersen, Daoyi Dong
• Abstract要約: 本稿では,有界不確実性を考慮した2レベル量子系のロバスト制御戦略を提案する。 TOMPCアルゴリズムの安定性を保証するための理論的結果を示す。 数値シミュレーションにより、不確実性が存在する場合、我々の量子TOMPCアルゴリズムはロバスト性を高め、その状態を高い忠実度で所望の状態に導出することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.197316670989004
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This article presents a robust control strategy using Time-Optimal Model Predictive Control (TOMPC) for a two-level quantum system subject to bounded uncertainties. In this method, the control field is optimized over a finite horizon using a nominal quantum system as the reference and then the optimal control for the first time interval is applied and a projective measurement is implemented on the uncertain system. The new control field for the next time interval will be iteratively optimized based on the measurement result. We present theoretical results to guarantee the stability of the TOMPC algorithm. We also characterize the robustness and the convergence rate of the TOMPC strategy for the control of two-level systems. Numerical simulations further demonstrate that, in the presence of uncertainties, our quantum TOMPC algorithm enhances robustness and steers the state to the desired state with high fidelity. This work contributes to the progress of Model Predictive Control in quantum control and explores its potential in practical applications of quantum technology.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,境界不確実性を考慮した2レベル量子システムに対する時間最適モデル予測制御(tompc)を用いたロバスト制御戦略を提案する。 本手法では, 有限地平線上において, 量子系を基準として制御場を最適化し, 第一時間間隔の最適制御を適用し, 不確実な系に射影測定を行う。 次の時間間隔の新しい制御フィールドは、測定結果に基づいて反復的に最適化される。 TOMPCアルゴリズムの安定性を保証するための理論的結果を示す。 また,2段階システムの制御におけるTOMPC戦略の堅牢性と収束率も特徴付ける。 数値シミュレーションにより、不確実性の存在下では、量子tompcアルゴリズムはロバスト性を高め、高い忠実度で状態を所望の状態に制御できることが示される。 この研究は、量子制御におけるモデル予測制御の進歩に貢献し、量子技術の実用化におけるその可能性を探る。

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