論文の概要: CDJ-Pontryagin Optimal Control for General Continuously Monitored Quantum Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08173v1
- Date: Thu, 10 Apr 2025 23:58:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-14 14:18:32.637650
- Title: CDJ-Pontryagin Optimal Control for General Continuously Monitored Quantum Systems
- Title（参考訳）: 一般連続監視量子システムのためのCDJ-ポントリアギン最適制御
- Authors: Tathagata Karmakar, Andrew N. Jordan,
- Abstract要約: 我々は、CDJ形式主義の最も可能性の高い経路が量子ポントリャーギンの最大原理としてキャスト可能であることを示す。
与えられたタスクを達成するために、任意の制御パラメータに対する一般的な最適制御方程式を導出する。
我々の研究は、継続的に監視されるシステムの量子最適制御を見つけるための体系的な処方則を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: The Chantasri-Dressel-Jordan (CDJ) stochastic path integral formalism (Chantasri et al. 2013 and 2015) characterizes the statistics of the readouts and the most likely conditional evolution of a continuously monitored quantum system. In our work, we generalize the CDJ formalism to arbitrary continuously monitored systems by introducing a costate operator. We then prescribe a generalized Pontryagin's maximum principle for quantum systems undergoing arbitrary evolution and find conditions on optimal control protocols. We show that the CDJ formalism's most likely path can be cast as a quantum Pontryagin's maximum principle, where the cost function is the readout probabilities along a quantum trajectory. This insight allows us to derive a general optimal control equations for arbitrary control parameters to achieve a given task. We apply our results to a monitored oscillator in the presence of a parametric quadratic potential and variable quadrature measurements. We find the optimal potential strength and quadrature angle for fixed-end point problems. The optimal parametric potential is analytically shown to have a "bang-bang" form. We apply our protocol to three quantum oscillator examples relevant to Bosonic quantum computing. The first example considers a binomial codeword preparation from an error word, the second looks into cooling to the ground state from an even cat state, and the third investigates a cat state to cat state evolution. We compare the statistics of the fidelities of the final state with respect to the target state for trajectories generated under the optimal control with those generated under a sample control. Compared to the latter case, we see a 40-196% increase in the number of trajectories reaching more than 95% fidelities under the optimal control. Our work provides a systematic prescription for finding quantum optimal control for continuously monitored systems.
- Abstract（参考訳）: Chantasri-Dressel-Jordan (CDJ) の確率経路積分形式論 (Chantasri et al 2013 and 2015) は、連続的に監視される量子系の可読化統計と最も可能性の高い条件進化を特徴づけている。
本研究では,CDJ形式をコスト演算子を導入し,任意の連続監視システムに一般化する。
次に、任意の進化を行う量子系に対する一般化されたポントリャーギンの最大原理を規定し、最適制御プロトコルの条件を見つける。
我々は、CDJ形式主義の最も可能性の高い経路を量子ポントリャーギンの最大原理として、量子軌道に沿った読み出し確率がコスト関数であることを示す。
この知見は、与えられたタスクを達成するために任意の制御パラメータに対して、一般的な最適制御方程式を導出することを可能にする。
本研究では,パラメトリック2次ポテンシャルと可変2次測定の存在下で観測された振動子に本結果を適用した。
固定端点問題に対する最適ポテンシャル強度と二次角を求める。
最適パラメトリックポテンシャルは解析的に「バンバン」形式であることが示される。
本稿では,Bosonic量子コンピューティングに関連する3つの量子発振器の例に適用する。
第1の例では、エラー語からの二項符号語の作成、第2の例では、偶数猫状態から基底状態への冷却、第3の例では、猫状態から猫状態への進化を調査する。
最終状態の忠実度統計を,最適制御下で発生する軌道の目標状態と試料制御下で生成された軌道の目標状態と比較する。
後者と比較して、最適制御の下で95%以上の忠実度に達する軌道の数が40～6%増加した。
我々の研究は、継続的に監視されるシステムの量子最適制御を見つけるための体系的な処方則を提供する。
関連論文リスト
- 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) - Stochastic optimal control of open quantum systems [0.0]
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。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-24T10:47:42Z) - Counterdiabatic optimized driving in quantum phase sensitive models [0.0]
状態準備は、量子位相推定を含む多くの量子アルゴリズムにおいて重要な役割を果たす。
本稿では, 相転移を特徴とする3次元スピン系の反断熱駆動プロトコルを拡張・ベンチマークする。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-07T19:00:22Z) - Optimal State Manipulation for a Two-Qubit System Driven by Coherent and
Incoherent Controls [77.34726150561087]
2量子ビット量子系の最適制御には状態準備が重要である。
物理的に異なる2つのコヒーレント制御を利用し、ヒルベルト・シュミット目標密度行列を最適化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-03T10:22:35Z) - 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) - Application of Pontryagin's Maximum Principle to Quantum Metrology in
Dissipative Systems [8.920103626492315]
我々は「ツイスト・アンド・ターン」問題に対して量子フィッシャー情報を最大化する最適制御を求める。
最適制御は散逸することなく特異であるが、量子デコヒーレンスを導入すると非有界となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-30T00:02:57Z) - 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) - Numerical Gate Synthesis for Quantum Heuristics on Bosonic Quantum
Processors [1.195496689595016]
超伝導空洞系の電磁モードを制御可能なキューディットの文脈で検討する。
共振器の1つのモードと2つのモードにそれぞれマッピングされた最大8つの状態と2つの量子演算の制御を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-19T18:55:13Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z) - Discrete Adjoints for Accurate Numerical Optimization with Application
to Quantum Control [0.0]
本稿では,閉量子系における論理ゲートを実現するための最適制御問題について考察する。
システムは、シンプレクティックパーティショニングされたRunge-Kutta法であるStormer-Verletスキームと区別される。
キャリア波を内蔵したB-スプラインに基づく制御関数のパラメータ化も導入する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-04T00:02:23Z)
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。