論文の概要: Time-Optimal Control of Finite Dimensional Open Quantum Systems via a Model Predictive Strategy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.16205v1
- Date: Fri, 22 Aug 2025 08:24:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.314041
- Title: Time-Optimal Control of Finite Dimensional Open Quantum Systems via a Model Predictive Strategy
- Title（参考訳）: モデル予測戦略による有限次元オープン量子系の時間最適制御
- Authors: Yunyan Lee, Ian R. Petersen, Daoyi Dong,
- Abstract要約: 時間最適制御は、オープン量子システムにとって効果的な戦略として現れてきた。
本稿では,POVM(Positive Operator-Valued Measures)を制御プロセスに組み込むことで,フレームワークを拡張した。
各種騒音環境におけるコヒーレンス維持と高忠実度化のための戦略の有効性を数値シミュレーションにより検証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.368020865178844
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: To mitigate dissipative effects from environmental interactions and efficiently stabilize quantum states, time-optimal control has emerged as an effective strategy for open quantum systems. This paper extends the framework by incorporating Positive Operator-Valued Measures (POVMs) into the control process, enabling quantum measurements to guide control updates at each step. To address uncertainties in measurement outcomes, we derive a lower bound on the probability of obtaining a desired outcome from POVM-based measurements and establish stability conditions that ensure a monotonic decrease in the cost function. The proposed method is applied to finite-level open quantum systems, and we also present a detailed analysis of two-level systems under depolarizing, phase-damping, and amplitude-damping channels. Numerical simulations validate the effectiveness of the strategy in preserving coherence and achieving high fidelity across diverse noise environments.
- Abstract（参考訳）: 環境相互作用からの散逸効果を緩和し、量子状態を効率的に安定化するために、時間最適制御がオープン量子システムにとって効果的な戦略として登場した。
本稿では,Positive Operator-Valued Measures (POVM) を制御プロセスに組み込むことで,各ステップの制御更新を量子計測でガイドできるようにする。
測定結果の不確実性に対処するため,POVMに基づく測定から所望の結果を得る確率を低くし,単調なコスト関数の低下を保証する安定性条件を確立する。
提案手法は, 有限レベル開量子系に適用され, 脱分極, 位相減衰, 振幅減衰チャネル下での2レベル系の詳細な解析を行う。
各種騒音環境におけるコヒーレンス維持と高忠実度化のための戦略の有効性を数値シミュレーションにより検証した。
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