論文の概要: Robust Quantum Control for Bragg Pulse Design in Atom Interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.04618v2
• Date: Mon, 10 Feb 2025 18:58:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-11 14:29:59.284634
• Title: Robust Quantum Control for Bragg Pulse Design in Atom Interferometry
• Title（参考訳）: 原子干渉計におけるブラッグパルス設計のためのロバスト量子制御
• Authors: Luke S. Baker, Andre Luiz P. de Lima, Andrew Harter, Ceren Uzun, Jr-Shin Li, Anatoly Zlotnik, Michael J. Martin, Malcolm G. Boshier,
• Abstract要約: 我々は、低温原子系を様々な運動量状態に転送できる最小エネルギーパルスを合成するために、ロバストな最適制御アルゴリズムを定式化する。 超低温原子干渉計における原子ビーム動作の最適化にアルゴリズムを適用した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We formulate a robust optimal control algorithm to synthesize minimum energy pulses that can transfer a cold atom system into various momentum states. The algorithm uses adaptive linearization of the evolution operator and sequential quadratic programming to iterate the control towards a minimum energy signal that achieves optimal target state fidelity. Robustness to parameter variation is achieved using Legendre polynomial approximation over the domain of variation. The method is applied to optimize the Bragg beamsplitting operation in ultra-cold atom interferometry. Even in the presence of 10-40% variability in the initial momentum dispersion of the atomic cloud and the intensity of the optical pulse, the algorithm reliably converges to a control protocol that robustly achieves unprecedented momentum levels with high fidelity for a single-frequency multi-photon Bragg diffraction scheme (e.g. $|\pm 40\hbar k\rangle$). Advantages of the proposed method are demonstrated by comparison to stochastic optimization using sampled parameter values.
• Abstract（参考訳）: 我々は、低温原子系を様々な運動量状態に転送できる最小エネルギーパルスを合成するために、ロバストな最適制御アルゴリズムを定式化する。 このアルゴリズムは、進化演算子の適応線形化と逐次二次計画法を用いて、最適目標状態忠実度を達成する最小エネルギー信号に対する制御を反復する。 パラメータ変動に対するロバスト性は、変動領域上のルジャンドル多項式近似を用いて達成される。 超低温原子干渉計におけるブラッグビームスプリッティング動作の最適化に本手法を適用した。 原子雲の初期運動量分散と光パルス強度に10-40%のばらつきが存在するにもかかわらず、このアルゴリズムは単一周波数多重光子ブラッグ回折スキーム(例えば、|\pm 40\hbar k\rangle$)に対して、高忠実度で前例のない運動量レベルを確実に達成する制御プロトコルに確実に収束する。 提案手法の利点は,サンプルパラメータ値を用いた確率的最適化との比較によって示される。

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