論文の概要: Noise-aware Time-optimal Quantum Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00279v1
- Date: Mon, 31 Mar 2025 22:59:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-03 13:21:04.253806
- Title: Noise-aware Time-optimal Quantum Control
- Title（参考訳）: 雑音を考慮した時間最適量子制御
- Authors: Minjun Jeon, Zhenyu Cai,
- Abstract要約: 雑音の存在下でCRAB(Chopped Random Basis)を最適化する効率的な手法を提案する。
このノイズ対応アプローチは、他の制御パラメータと共に進化時間の直接最適化を可能にする。
その結果, 最適化された忠実度は, 雑音, ドリフトハミルトン, 局所トラップによる進化時間に強く依存していることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum optimal control plays a vital role in many quantum technologies, including quantum computation. One of the most important control parameters to optimise for is the evolution time (pulse duration). However, most existing works focus on finding the shortest evolution time theoretically possible without offering explicit pulse constructions under practical constraints like noise in the system. This paper addresses these limitations by introducing an efficient method to perform the Chopped Random Basis (CRAB) optimisation in the presence of noise, specifically when the noise commutes with the gate Hamiltonian. This noise-aware approach allows for direct optimisation of the evolution time alongside other control parameters, significantly reducing the computational cost compared to full noisy simulations. The protocol is demonstrated through numerical simulations on state-to-state transfer and gate compilation problems under several noise models. Results show that the optimised fidelity has a strong dependence on evolution time due to noise, drift Hamiltonian, and local traps in optimisation, highlighting the necessity of optimising evolution time in practical settings that can lead to a substantial gain in the fidelity. Our pulse optimisation protocol can consistently reach the global optimal time and fidelity in all of our examples. We hope that our protocol can be the start of many more works on the crucial topic of control pulse time optimisation in practical settings.
- Abstract（参考訳）: 量子最適制御は、量子計算を含む多くの量子技術において重要な役割を果たす。
最適化する上で最も重要な制御パラメータの1つは、進化時間(パルス持続時間)である。
しかし、既存のほとんどの研究は、システム内のノイズのような実用的な制約の下で明示的なパルス構造を提供することなく、理論上可能な最も短い進化時間を見つけることに重点を置いている。
本論文は、雑音の存在下でCRAB(Chopped Random Basis)を最適化する効率的な手法を導入することにより、これらの制約に対処する。
このノイズ対応アプローチは、他の制御パラメータと共に進化時間の直接最適化を可能にし、完全雑音シミュレーションと比較して計算コストを著しく削減する。
このプロトコルは、複数のノイズモデルの下での状態間転送およびゲートコンパイル問題に関する数値シミュレーションによって実証される。
その結果、最適化された忠実度はノイズやドリフトハミルトン、局所トラップによる進化時間に強く依存していることが示され、実用的な環境で進化時間を最適化する必要があることが示される。
我々のパルス最適化プロトコルは、すべての例において、常にグローバルな最適時間と忠実度に達することができる。
我々のプロトコルは、実用的な設定における制御パルス時間最適化の重要なトピックについて、多くの研究の出発点になることを願っている。
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