論文の概要: Robust Entanglement Generation in Bipartite Quantum Systems Using Optimal Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.09844v1
• Date: Mon, 14 Jul 2025 00:51:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-15 18:48:24.077906
• Title: Robust Entanglement Generation in Bipartite Quantum Systems Using Optimal Control
• Title（参考訳）: 最適制御を用いた二部量子系のロバスト絡み合わせ生成
• Authors: Nahid Binandeh Dehaghani, A. Pedro Aguiar, Rafal Wisniewski,
• Abstract要約: 固定時間地平線内での両部絡み合いを最大化するための量子最適制御フレームワークを提案する。 時間依存制御場の設計を導出し,最大絡み合うベル状態に向けて2ビット系を操るために必要な条件を導出する。 その結果、頑健な絡み合いを実現するためのスイッチングベースの制御戦略の有効性が示された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4811951486536687
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum entanglement is a key resource for quantum technologies, yet its efficient and high-fidelity generation remains a challenge due to the complexity of quantum dynamics. This paper presents a quantum optimal control framework to maximize bipartite entanglement within a fixed time horizon, under bounded control inputs. By leveraging Pontryagin's Minimum Principle, we derive a set of necessary conditions that guide the design of time-dependent control fields to steer a two-qubit system toward maximally entangled Bell states. The entanglement is quantified using concurrence, and the control objective is formulated as maximizing this measure at the terminal time. Our approach is validated through numerical simulations of Liouville-von Neumann dynamics. The results demonstrate the effectiveness of switching-based control strategies in achieving robust entanglement, offering insights into practical implementations of quantum control for entanglement generation in quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは量子技術の鍵となる資源であるが、量子力学の複雑さのため、その効率的かつ高忠実な生成は依然として課題である。 本稿では,有界制御入力下での2部共役の絡み合いを最大化するための量子最適制御フレームワークを提案する。 ポントリャーギンの最小原理を利用して、時間依存制御場の設計を導くための一連の必要条件を導出し、2量子系を最大絡み合うベル状態へ導く。 絡み合いはコンカレンスを用いて定量化され、制御目的は、この測度を終点で最大化するものとして定式化される。 この手法は、Louville-von Neumann dynamicsの数値シミュレーションによって検証される。 この結果は、量子ネットワークにおける絡み合い生成のための量子制御の実践的な実装に関する洞察を提供する、堅牢な絡み合いを実現するためのスイッチングベースの制御戦略の有効性を示す。

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