論文の概要: Optimal Control by Variational Quantum Algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.23373v1
• Date: Thu, 29 May 2025 11:55:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-30 18:14:07.839784
• Title: Optimal Control by Variational Quantum Algorithms
• Title（参考訳）: 変分量子アルゴリズムによる最適制御
• Authors: Tangyou Huang, Jing-Jun Zhu, Zhong-Yi Ni,
• Abstract要約: 古典的成分と量子的成分の両方の制約を考慮に入れた一般的な制御最適度(英語版)という指標を導入する。 本稿では、量子最適制御問題の解法としてハイブリッド量子アルゴリズムの適用可能性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Hybrid quantum-classical algorithms hold great promise for solving quantum control problems on near-term quantum computers. In this work, we employ the hybrid framework that integrates digital quantum simulation with classical optimization to achieve optimal engineering of quantum many-body systems. To evaluate the overall performance of this method, we introduce a general metric termed control optimality, which accounts for constraints on both classical and quantum components. As a concrete example, we investigate the time-optimal control for perfect state transfer in a one-dimensional spin model using the variational quantum algorithm, closely approaching the quantum speed limit. Moreover, we discuss the emergent gradient behavior and error robustness, demonstrating the feasibility of applying hybrid quantum algorithms to solve quantum optimal control problems. These results establish a systematic framework for hybrid algorithms to address quantum control problems on near-term quantum platforms.
• Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子古典アルゴリズムは、短期量子コンピュータにおける量子制御問題の解法を大いに約束する。 本研究では,量子多体システムの最適工学を実現するために,ディジタル量子シミュレーションと古典最適化を統合したハイブリッドフレームワークを用いる。 本手法の全体的な性能を評価するため,古典的成分および量子的成分の制約を考慮に入れた一般の制御最適性(制御最適性)を導入する。 具体的な例として、変動量子アルゴリズムを用いて1次元スピンモデルにおける完全状態伝達の時間-最適制御について検討し、量子速度限界に近づいた。 さらに,量子最適制御問題の解法としてハイブリッド量子アルゴリズムの適用可能性を示すとともに,創発的勾配挙動と誤差の堅牢性についても論じる。 これらの結果は,短期量子プラットフォーム上での量子制御問題に対処するためのハイブリッドアルゴリズムの体系的枠組みを確立する。

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