論文の概要: Smolyak algorithm assisted robust control of quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.14286v2
• Date: Sat, 02 Nov 2024 04:03:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-05 14:39:14.415421
• Title: Smolyak algorithm assisted robust control of quantum systems
• Title（参考訳）: Smolyakアルゴリズムは量子システムのロバスト制御を支援する
• Authors: Zigui Zhang, Zibo Miao, Yu Chen, Xiu-Hao Deng,
• Abstract要約: 本研究では,不確かさを確率変数としてモデル化し,不確かさの期待値を用いてロバスト性を定量化する手法を提案する。 本研究では,Smolyak アルゴリズムを用いた smGOAT や smGRAPE などの勾配法が,状態伝達や量子ゲート実現に関する頑健な制御問題において有効であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.114161005361522
• License:
• Abstract: Efficient and systematic numerical methods for robust control design are crucial in quantum systems due to inevitable uncertainties or disturbances. We propose a novel approach that models uncertainties as random variables and quantifies robustness using the expectation of infidelity. By reformulating the robustness measure as a weighted tensor product quadrature, we employ the Smolyak sparse grid algorithm to develop a parametric robust quantum control scheme. This scheme significantly reduces computational cost while improving accuracy. We demonstrate the effectiveness of our Smolyak algorithm assisted gradient-based methods including smGOAT and smGRAPE in robust control problems regarding state transfer and quantum gate realization, with ultrahigh fidelity and strong robustness achieved. Our results contribute to improving the reliability and security of quantum computing and communication systems in the presence of real-world imperfections.
• Abstract（参考訳）: 頑健な制御設計のための効率的かつ体系的な数値的手法は、不確実性や乱れのために量子システムにおいて不可欠である。 本研究では,不確かさを確率変数としてモデル化し,不確かさの期待値を用いてロバスト性を定量化する手法を提案する。 重み付きテンソル積としてロバストネス尺度を再構成することにより、Smolyakスパースグリッドアルゴリズムを用いてパラメトリックロバスト量子制御法を開発した。 この方式は精度を向上しながら計算コストを大幅に削減する。 我々は, Smolyak アルゴリズムが smGOAT や smGRAPE を含む勾配に基づく手法を, 超高忠実性と強靭性を有する状態遷移と量子ゲート実現に関する頑健な制御問題において有効であることを示す。 本結果は,実世界の不完全性の存在下での量子コンピューティングと通信システムの信頼性と安全性の向上に寄与する。

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