論文の概要: Stochastic optimal control of open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.18635v3
• Date: Thu, 30 Jan 2025 15:42:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-31 18:32:48.484936
• Title: Stochastic optimal control of open quantum systems
• Title（参考訳）: 開量子系の確率的最適制御
• Authors: Aarón Villanueva, Hilbert Kappen,
• Abstract要約: オープン量子システムのための最適量子状態準備の一般的な問題に対処する。 我々は量子拡散制御(QDC)と呼ばれる対応するアルゴリズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: We address the generic problem of optimal quantum state preparation for open quantum systems. It is well known that open quantum systems can be simulated by quantum trajectories described by a stochastic Schr\"odinger equation. In this context, the state preparation becomes a stochastic optimal control (SOC) problem. The latter requires the solution of the Hamilton-Jacobi-Bellman equation, which is, in general, challenging to solve. A notable exception are the so-called path integral (PI) control problems, for which one can estimate the optimal control solution by direct sampling of the cost objective. In this work, we derive a class of quantum state preparation problems that are amenable to PI control techniques, and propose a corresponding algorithm, which we call Quantum Diffusion Control (QDC). Unlike conventional quantum control algorithms, QDC avoids computing gradients of the cost function to determine the optimal control. Instead, it employs adaptive importance sampling, a technique where the controls are iteratively improved based on global averages over quantum trajectories. We also demonstrate that QDC, used as an annealer in the environmental coupling strength, finds high accuracy solutions for unitary (noiseless) quantum control problems. We further discuss the implementation of this technique on quantum hardware. We illustrate the effectiveness of our approach through examples of open-loop control for single- and multi-qubit systems.
• Abstract（参考訳）: オープン量子システムのための最適量子状態準備の一般的な問題に対処する。 開量子系は確率的シュリンガー方程式によって記述された量子軌道によってシミュレートできることはよく知られている。 この文脈では、状態準備は確率的最適制御(SOC)問題となる。 後者はハミルトン・ヤコビ・ベルマン方程式の解を必要とする。 注目すべき例外は、コスト目標を直接サンプリングすることで最適制御解を推定できるいわゆるパス積分(PI)制御問題である。 本研究では,PI制御技術に適した量子状態生成問題のクラスを導出し,量子拡散制御(Quantum Diffusion Control, QDC)と呼ばれる対応するアルゴリズムを提案する。 従来の量子制御アルゴリズムとは異なり、QDCはコスト関数の計算勾配を避けて最適制御を決定する。 代わりに、適応的重要度サンプリング(Adaptive importance sample)という、量子軌道上のグローバル平均に基づいて、制御を反復的に改善する手法を用いる。 また,QDCは環境結合強度のアニールとして用いられ,一意性(ノイズのない)量子制御問題に対する高精度な解を求める。 量子ハードウェアにおけるこの手法の実装についても論じる。 本稿では,シングルキュービット系とマルチキュービット系におけるオープンループ制御の例を通して,本手法の有効性について述べる。

関連論文リスト

• Traversing Quantum Control Robustness Landscapes: A New Paradigm for Quantum Gate Engineering [0.0]
  本稿では,制御パラメータを雑音感受性にマッピングする概念的フレームワークであるQuantum Control Robustness Landscape (QCRL)を紹介する。 QCRLのレベルセットをナビゲートすることで、ロバストネス不変パルス変動(RIPV)アルゴリズムは、ロバスト性を維持しながら制御パルスの変動を可能にする。 数値シミュレーションにより、我々の単一および2量子ビットゲートは、大きなノイズがあっても量子誤差補正しきい値を超えていることが示される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-27T05:56:38Z)
• Gradient projection method for constrained quantum control [50.24983453990065]
  我々は、量子制御の問題にGPM(Gradient Projection Method)を採用する。 この方法の主な利点は、境界を正確に満たすことができることである。 GPMを1および2キュービットゲートと2キュービットベルおよびワーナー状態の生成を含むいくつかの例に適用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-29T11:56:55Z)
• FOCQS: Feedback Optimally Controlled Quantum States [0.0]
  FALQONのようなフィードバックベースの量子アルゴリズムは微調整の問題を避けるが、回路深度の追加と収束保証の欠如を犠牲にしている。 我々は、従来の制御層を摂動的に更新するためにそれを利用する分析フレームワークを開発した。 この摂動的手法は、フィードバックに基づくアルゴリズムの結果を改善するために、フィードバック最適化量子状態(FOCQS)と呼ぶ。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-23T18:00:06Z)
• Quantum control by the environment: Turing uncomputability, Optimization over Stiefel manifolds, Reachable sets, and Incoherent GRAPE [56.47577824219207]
  多くの現実的な状況において、制御された量子系は環境と相互作用する。 本稿では,環境を資源として利用したオープン量子システムの制御に関するいくつかの結果について概説する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-20T10:09:13Z)
• Machine-learning-inspired quantum optimal control of nonadiabatic geometric quantum computation via reverse engineering [3.3216171033358077]
  制御パラメータを最適化するために,平均忠実度に基づく機械学習に基づく有望な手法を提案する。 逆工学による一量子ゲートをキャット状態の非断熱的幾何量子計算により実装する。 ニューラルネットワークがモデル空間を拡張する能力を持っていることを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-28T14:36:26Z)
• GRAPE optimization for open quantum systems with time-dependent decoherence rates driven by coherent and incoherent controls [77.34726150561087]
  グラディエントアセンセントパルス工学(GRAPE)法は量子制御の最適化に広く用いられている。 我々は、コヒーレント制御と非コヒーレント制御の両方によって駆動されるオープン量子系の目的関数を最適化するために、GRAPE法を採用する。 状態-状態遷移問題に対する数値シミュレーションによりアルゴリズムの効率を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-17T13:37:18Z)
• Quantum Gate Generation in Two-Level Open Quantum Systems by Coherent and Incoherent Photons Found with Gradient Search [77.34726150561087]
  我々は、非コヒーレント光子によって形成される環境を、非コヒーレント制御によるオープン量子系制御の資源とみなす。 我々は、ハミルトニアンにおけるコヒーレント制御と、時間依存デコヒーレンス率を誘導する散逸器における非コヒーレント制御を利用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-28T07:36:02Z)
• On optimization of coherent and incoherent controls for two-level quantum systems [77.34726150561087]
  本稿では、閉かつオープンな2レベル量子系の制御問題について考察する。 閉系の力学は、コヒーレント制御を持つシュリンガー方程式によって支配される。 開系の力学はゴリーニ=コサコフスキー=スダルシャン=リンドブラッドのマスター方程式によって支配される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-05T09:08:03Z)
• Binary Control Pulse Optimization for Quantum Systems [2.887393074590696]
  量子制御は、特定の量子状態や所望の操作に対して量子システムを操作することを目的としている。 計算効率と解法品質を改善するために,異なる最適化アルゴリズムと手法を適用した。 我々のアルゴリズムは、様々な量子制御の例に関する数値的研究で示されているように、高品質な制御結果を得ることができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-04-12T12:58:55Z)
• A Quantum Optimal Control Problem with State Constrained Preserving Coherence [68.8204255655161]
  非単体脱コヒーレンスチャネルを特徴とするマルコフ脱コヒーレンスを受ける3レベル$Lambda$型原子を考える。 我々は、デコヒーレンスレベルが予め定義された境界内にある状態制約で量子最適制御問題を定式化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-24T21:31:34Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。