Fugu-MT 論文翻訳(概要): Optimal quantum controls robust against detuning error

論文の概要: Optimal quantum controls robust against detuning error

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.11170v1
Date: Sat, 18 May 2024 04:11:18 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-05-21 19:07:29.617802
Title: Optimal quantum controls robust against detuning error
Title（参考訳）: 変形誤差に対して頑健な最適量子制御
Authors: Shingo Kukita, Haruki Kiya, Yasushi Kondo,
Abstract要約: 我々はポントリャーギンの最大原理(PMP)を用いて時間とパルス領域の最適化問題を解決する。 PMPによると,短期CORPSEは時間最適解の候補である可能性が示唆された。パルス領域最適ロバスト制御と短寿命CORPSEの性能を,直接操作と比較して評価した。
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: Precise control of quantum systems is one of the most important milestones for achieving practical quantum technologies, such as computation, sensing, and communication. Several factors deteriorate the control precision and thus their suppression is strongly demanded. One of the dominant factors is systematic errors, which are caused by discord between an expected parameter in control and its actual value. Error-robust control sequences, known as composite pulses, have been invented in the field of nuclear magnetic resonance (NMR). These sequences mainly focus on the suppression of errors in one-qubit control. The one-qubit control, which is the most fundamental in a wide range of quantum technologies, often suffers from detuning error. As there are many possible control sequences robust against the detuning error, it will practically be important to find ``optimal" robust controls with respect to several cost functions such as time required for operation, and pulse-area during the operation, which corresponds to the energy necessary for control. In this paper, we utilize the Pontryagin's maximum principle (PMP), a tool for solving optimization problems under inequality constraints, to solve the time and pulse-area optimization problems. We analytically obtain pulse-area optimal controls robust against the detuning error. Moreover, we found that short-CORPSE, which is the shortest known composite pulse so far, is a probable candidate of the time optimal solution according to the PMP. We evaluate the performance of the pulse-area optimal robust control and the short-CORPSE, comparing with that of the direct operation.
Abstract（参考訳）: 量子システムの精密制御は、計算、センシング、通信といった実用的な量子技術を達成する上で最も重要なマイルストーンの1つである。いくつかの要因が制御精度を低下させ、その抑制が強く要求される。主な要因の1つは体系的な誤りであり、これは制御における期待パラメータと実際の値との間の不一致によって引き起こされる。複合パルスとして知られるエラー・ロバスト制御配列は、核磁気共鳴(NMR)の分野で発明されている。これらのシーケンスは、主に1ビット制御におけるエラーの抑制に焦点を当てている。広い範囲の量子技術において最も基本的な1量子ビット制御は、しばしばデチューニングエラーに悩まされる。変形誤差に対して頑健な制御シーケンスが多数存在するため、操作に必要な時間や、制御に必要なエネルギーに対応するパルス領域といったいくつかのコスト関数に関して、"最適な"ロバストな制御を見つけることが事実上重要である。本稿では、不等式制約下での最適化問題を解くツールであるポントリャーギンの最大原理(PMP)を用いて、時間とパルス領域の最適化問題を解く。我々はパルス領域最適制御をデチューニング誤差に対して頑健に解析的に得る。さらに,PMPによる時間最適解の候補として,現在知られている最短複合パルスである短CORPSEが考えられる。パルス領域最適ロバスト制御と短寿命CORPSEの性能を,直接操作と比較して評価した。

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