論文の概要: EO-GRAPE and EO-DRLPE: Open and Closed Loop Approaches for Energy Efficient Quantum Optimal Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.06556v1
- Date: Sun, 10 Nov 2024 18:35:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-12 14:07:17.445135
- Title: EO-GRAPE and EO-DRLPE: Open and Closed Loop Approaches for Energy Efficient Quantum Optimal Control
- Title（参考訳）: EO-GRAPEとEO-DRLPE:エネルギー効率の良い量子最適制御のための開閉ループアプローチ
- Authors: Sebastiaan Fauquenot, Aritra Sarkar, Sebastian Feld,
- Abstract要約: 本研究は,量子ユニタリゲートのエネルギーコストとプロセス忠実度を共最適化するために,量子最適制御技術を用いることの可能性を検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.351147045576948
- License:
- Abstract: This research investigates the possibility of using quantum optimal control techniques to co-optimize the energetic cost and the process fidelity of a quantum unitary gate. The energetic cost is theoretically defined, and thereby, the gradient of the energetic cost for pulse engineering is derived. We empirically demonstrate the Pareto optimality in the trade-off between process fidelity and energetic cost. Thereafter, two novel numerical quantum optimal control approaches are proposed: (i) energy-optimized gradient ascent pulse engineering (EO-GRAPE) as an open-loop gradient-based method, and (ii) energy-optimized deep reinforcement learning for pulse engineering (EO-DRLPE) as a closed-loop method. The performance of both methods is probed in the presence of increasing noise. We find that the EO-GRAPE method performs better than the EO-DRLPE methods with and without a warm start for most experimental settings. Additionally, for one qubit unitary gate, we illustrate the correlation between the Bloch sphere path length and the energetic cost.
- Abstract（参考訳）: 本研究は,量子ユニタリゲートのエネルギーコストとプロセス忠実度を共最適化するために,量子最適制御技術を用いることの可能性を検討する。
エネルギーコストを理論的に定義し、パルス工学におけるエネルギーコストの勾配を導出する。
プロセスの忠実度とエネルギーコストのトレードオフにおけるParetoの最適性を実証的に実証する。
その後、2つの新しい量子最適制御法が提案される。
一 開ループ勾配法としてのエネルギー最適化勾配上昇パルス工学(EO-GRAPE)
(II) 閉ループ法としてのパルス工学(EO-DRLPE)のためのエネルギー最適化深部強化学習
両手法の性能を雑音の増加の有無で調査する。
その結果,EO-GRAPE法はEO-DRLPE法よりも高い性能を示し,ほとんどの実験環境において温暖化開始を伴わないことがわかった。
さらに,1つの立方体ゲートに対して,ブロッホ球路長とエネルギーコストの相関関係を示す。
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