論文の概要: Quantum Optimal Control with Geodesic Pulse Engineering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.16029v1
- Date: Fri, 22 Aug 2025 01:14:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.220306
- Title: Quantum Optimal Control with Geodesic Pulse Engineering
- Title（参考訳）: 測地パルス工学を用いた量子最適制御
- Authors: Dylan Lewis, Roeland Wiersema, Sougato Bose,
- Abstract要約: 我々は、ハミルトニアンに制約のあるユニタリ変換を見つけるための新しい量子最適制御アルゴリズムを開発した。
我々は,多ビット量子ゲートの設計に広く用いられている勾配法であるGRAPEに対して,大幅な改良を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5632754424046598
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Designing multi-qubit quantum logic gates with experimental constraints is an important problem in quantum computing. Here, we develop a new quantum optimal control algorithm for finding unitary transformations with constraints on the Hamiltonian. The algorithm, geodesic pulse engineering (GEOPE), uses differential programming and geodesics on the Riemannian manifold of $\textrm{SU}(2^n)$ for $n$ qubits. We demonstrate significant improvements over the widely used gradient-based method, GRAPE, for designing multi-qubit quantum gates. Instead of a local gradient descent, the parameter updates of GEOPE are designed to follow the geodesic to the target unitary as closely as possible. We present numerical results that show that our algorithm converges significantly faster than GRAPE for a range of gates and can find solutions that are not accessible to GRAPE in a reasonable amount of time. The strength of the method is illustrtated with varied multi-qubit gates in 2D neutral Rydberg atom platforms.
- Abstract（参考訳）: 実験制約付きマルチキュービット量子論理ゲートの設計は、量子コンピューティングにおいて重要な問題である。
ここでは、ハミルトニアンに制約のあるユニタリ変換を求めるための新しい量子最適制御アルゴリズムを開発する。
このアルゴリズム、geodesic pulse Engineering (GEOPE) は、微分プログラミングと、$\textrm{SU}(2^n)$ for $n$ qubits のリーマン多様体上の測地学を利用する。
我々は,多ビット量子ゲートの設計に広く用いられている勾配法であるGRAPEに対して,大幅な改良を行った。
局所勾配降下の代わりに、GEOPEのパラメータ更新は、可能な限りターゲットユニタリへの測地線に従うように設計されている。
本稿では,GRAPEのアルゴリズムがゲート範囲においてGRAPEよりもはるかに高速に収束し,適切な時間でGRAPEにアクセスできない解を見つけることができることを示す数値的な結果を示す。
この手法の強度は、2次元中性リドベルク原子プラットフォームにおける様々なマルチキュービットゲートで照らされる。
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