論文の概要: Modelling optimal generation of an arbitrary N-qubit quantum gate within the generalized Bloch vectors formalism due to the Pontryagin principle
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.18059v1
- Date: Mon, 22 Sep 2025 17:36:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-23 18:58:16.543049
- Title: Modelling optimal generation of an arbitrary N-qubit quantum gate within the generalized Bloch vectors formalism due to the Pontryagin principle
- Title（参考訳）: ポントリャーギン原理による一般化ブロッホベクトル形式論における任意のN-量子ゲートの最適生成のモデル化
- Authors: Sergey Kuznetsov, Elena R. Loubenets,
- Abstract要約: 有限次元量子系に対する一般化されたブロッホベクトル形式に基づく新しい最適ゲート生成モデルを開発する。
このモデルでは、最適制御はN量子系パラメータによってのみ決定され、初期状態に依存しない。
様々な1/2/3キュービットゲートの生成のための数値実験により, 最適モデルの有効性が示された。
- 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: This paper is devoted to the problem of optimal generation of N-qubit gates for closed quantum systems -- a key task for the practical implementation of various quantum applications. Based on the generalized Bloch vectors formalism for a finite-dimensional quantum system, we develop a new optimal gates generation model, which is universal in the sense that it is applicable for an arbitrary N-qubit gate, any Hamiltonian of a closed N-qubit system and within this model an optimal control is determined only by N-qubit system parameters and does not depend on its initial state. Within the developed model, the synthesis of optimal control, carried out via the Pontryagin principle, leads to the boundary value problem for the system of ODEs, which can be explored by various computational methods. Numerical experiments conducted for generation of a variety of one/two/three qubit gates demonstrate viability of the developed optimal model which allows one to generate N-qubit quantum gates with a high degree of precision.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 閉量子系におけるN-qubitゲートの最適生成の問題に焦点をあてる。
有限次元量子系の一般化されたブロッホベクトル形式に基づいて、任意のN-量子ゲート、閉N-量子系のハミルトニアンに適用できるという意味で普遍的な新しい最適ゲート生成モデルを開発し、このモデルでは、最適制御はN-量子系パラメータによってのみ決定され、初期状態に依存しない。
開発されたモデルの中では、ポントリャーギンの原理による最適制御の合成が、様々な計算手法で探索できるODEのシステムの境界値問題に導かれる。
様々な1/2/3量子ビットゲートの生成のための数値実験により,N量子ビットの量子ゲートを高精度に生成できる最適モデルの実現可能性を示す。
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