論文の概要: Smolyak algorithm assisted robust control for quantum systems with uncertainties

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.14286v3
• Date: Mon, 21 Apr 2025 00:49:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-22 21:38:34.531753
• Title: Smolyak algorithm assisted robust control for quantum systems with uncertainties
• Title（参考訳）: Smolyakアルゴリズムは不確実性をもつ量子系のロバスト制御を支援する
• Authors: Zigui Zhang, Zibo Miao, 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。 我々はSmolyakアルゴリズムを用いて、計算コストの削減と推定精度の向上のバランスをとるパラメトリックロバストな量子制御手法を開発した。
• 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: 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 it as a weighted tensor product quadrature. We employ the Smolyak algorithm to develop a parametric robust quantum control scheme, which balances the reduction of computational cost with the enhancement of estimation accuracy. We demonstrate the effectiveness of our proposed algorithm by incorporating the Smolyak sparse grids into conventional gradient-based quantum optimal control methods such as GRAPE and GOAT. In robust control problems concerning quantum gate realization, low infidelity and strong robustness can be achieved. These 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頑健さを定量化する手法を提案する。 我々はSmolyakアルゴリズムを用いて、計算コストの削減と推定精度の向上のバランスをとるパラメトリックロバストな量子制御手法を開発した。 GRAPEやGOATといった従来の勾配に基づく量子最適制御手法にSmolyakスパースグリッドを組み込むことにより,提案アルゴリズムの有効性を実証する。 量子ゲート実現に関するロバスト制御問題では、低不忠実性と強ロバスト性を実現することができる。 これらの結果は,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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