論文の概要: Quantum Optimal Control Theory for the Shaping of Flying Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.09487v2
• Date: Tue, 05 Nov 2024 15:53:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-06 14:56:17.235165
• Title: Quantum Optimal Control Theory for the Shaping of Flying Qubits
• Title（参考訳）: フライング量子ビットの整形のための量子最適制御理論
• Authors: Xue Dong, Xi Cao, Wen-Long Li, Guofeng Zhang, Zhihui Peng, Re-Bing Wu,
• Abstract要約: 我々は、フライングキュービットの整形に量子最適制御理論を導入する。 数値シミュレーションにより、最適化された制御は、望ましくないレベルと光子漏れを効果的に軽減できることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.060195700393393
• License:
• Abstract: The control of flying qubits carried by itinerant photons is ubiquitous in quantum networks. Beside their logical states, the shape of flying qubits must also be tailored for high-efficiency information transmission. In this paper, we introduce quantum optimal control theory to the shaping of flying qubits. Building on the flying-qubit control model established in our previous work, we design objective functionals for the generation of shaped flying qubits under practical constraints on the emitters and couplers. Numerical simulations employing gradient-descent algorithms demonstrate that the optimized control can effectively mitigate unwanted level and photon leakage caused by these non-idealities. Notably, while coherent control offers limited shaping capacity with a fixed coupler, it can significantly enhance the shaping performance when combined with a tunable coupler that has restricted tunability. The proposed optimal control framework provides a systematic approach to achieving high-quality control of flying qubits using realistic quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 反復光子によって運ばれる飛行量子ビットの制御は、量子ネットワークにおいてユビキタスである。 それらの論理状態の他に、フライングキュービットの形状は、高効率な情報伝送のために調整されなければならない。 本稿では,フライングキュービットの形状に量子最適制御理論を導入する。 本研究で確立したフライングキュービット制御モデルに基づいて,エミッタとカプラの実用的制約の下で,形状のフライングキュービットの生成のための目的関数を設計する。 勾配偏光アルゴリズムを用いた数値シミュレーションにより、最適化された制御は、これらの非理想性に起因する不要なレベルと光子漏れを効果的に軽減できることを示した。 特に、コヒーレント制御は固定カプラに限定的な整形能力を与えるが、整形性に制限のある整形カプラと組み合わせることで整形性能を大幅に向上させることができる。 提案する最適制御フレームワークは,現実的な量子デバイスを用いた飛行量子ビットの高品質な制御を実現するための体系的なアプローチを提供する。

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