論文の概要: Unitary Gate Synthesis via Polynomial Optimization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.01356v1
• Date: Sat, 02 Aug 2025 13:11:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-05 18:25:21.840346
• Title: Unitary Gate Synthesis via Polynomial Optimization
• Title（参考訳）: 多項式最適化による単項ゲート合成
• Authors: Llorenç Balada Gaggioli, Denys I. Bondar, Jiri Vala, Roman Ovsiannikov, Jakub Mareček,
• Abstract要約: 量子最適制御は、量子技術の発展において重要な役割を果たす。 マグナス展開を用いてゲートを合成する手法を提案する。 我々は,計算効率を向上しつつ,QCPOPの精度を維持していることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum optimal control plays a crucial role in the development of quantum technologies, particularly in the design and implementation of fast and accurate gates for quantum computing. Here, we present a method to synthesize gates using the Magnus expansion. In particular, we formulate a polynomial optimization problem that allows us to find the global solution without resorting to approximations of the exponential. The global method we use provides a certificate of globality and lets us do single-shot optimization, which implies it is generally faster than local methods. By optimizing over Hermitian matrices generating the unitaries, instead of the unitaries themselves, we can reduce the size of the polynomial to optimize, leading to faster convergence and better scalability, compared to the QCPOP method. Numerical experiments comparing our results with CRAB and GRAPE show that we maintain high accuracy of QCPOP, while improving computational efficiency.
• Abstract（参考訳）: 量子最適制御は、特に量子コンピューティングのための高速かつ正確なゲートの設計と実装において、量子技術の発展において重要な役割を果たす。 本稿では,Magnus拡張を用いてゲートを合成する手法を提案する。 特に、指数関数の近似に頼らずに大域解を見つけることができる多項式最適化問題を定式化する。 グローバルメソッドはグローバル性の証明書を提供し、シングルショットの最適化を可能にします。 ユニタリ自身ではなく、ユニタリを生成するエルミート行列を最適化することにより、多項式のサイズを最適化し、QCPOP法と比較してより高速な収束とスケーラビリティを実現することができる。 CRABとGRAPEを比較した数値実験により,QCPOPの精度が向上し,計算効率が向上した。

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