論文の概要: Differentiable master equation solver for quantum device characterisation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04678v1
• Date: Thu, 7 Mar 2024 17:23:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-08 13:13:21.782188
• Title: Differentiable master equation solver for quantum device characterisation
• Title（参考訳）: 量子デバイスキャラクタリゼーションのための微分マスター方程式解法
• Authors: David L. Craig, Natalia Ares, and Erik M. Gauger
• Abstract要約: 物理系の微分モデルは勾配に基づくアルゴリズムのための強力なプラットフォームを提供する。 量子システムはそのような特性化と制御に特に挑戦する。 本稿では、多種多様な微分可能な量子マスター方程式解法を提案し、この解法をデバイス特性化のためのフレームワークに組み込む。
• 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: Differentiable models of physical systems provide a powerful platform for gradient-based algorithms, with particular impact on parameter estimation and optimal control. Quantum systems present a particular challenge for such characterisation and control, owing to their inherently stochastic nature and sensitivity to environmental parameters. To address this challenge, we present a versatile differentiable quantum master equation solver, and incorporate this solver into a framework for device characterisation. Our approach utilises gradient-based optimisation and Bayesian inference to provide estimates and uncertainties in quantum device parameters. To showcase our approach, we consider steady state charge transport through electrostatically defined quantum dots. Using simulated data, we demonstrate efficient estimation of parameters for a single quantum dot, and model selection as well as the capability of our solver to compute time evolution for a double quantum dot system. Our differentiable solver stands to widen the impact of physics-aware machine learning algorithms on quantum devices for characterisation and control.
• Abstract（参考訳）: 物理系の微分モデルは、パラメータ推定と最適制御に特に影響を及ぼす勾配に基づくアルゴリズムのための強力なプラットフォームを提供する。 量子システムは、本質的に確率的な性質と環境パラメータに対する感受性のため、このような特性化と制御に特に挑戦する。 この課題に対処するために,多彩な微分可能な量子マスター方程式解法を示し,この解法をデバイス特性化の枠組みに取り入れる。 本手法は、勾配に基づく最適化とベイズ推論を用いて、量子デバイスパラメータの推定と不確実性を提供する。 このアプローチを示すために,静電的に定義された量子ドットによる定常電荷輸送を考察する。 シミュレーションデータを用いて、1つの量子ドットに対するパラメータの効率的な推定とモデル選択、および2つの量子ドット系の時間発展を計算するための解法の能力を示す。 我々の微分可能解法は、物理を意識した機械学習アルゴリズムが量子デバイスに与える影響を拡大し、キャラクタリゼーションと制御を行う。

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