論文の概要: Engineering the uncontrollable: Steering noisy spin-correlated radical-pairs with coherent and incoherent control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05074v1
- Date: Mon, 06 Oct 2025 17:48:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-07 16:53:00.033379
- Title: Engineering the uncontrollable: Steering noisy spin-correlated radical-pairs with coherent and incoherent control
- Title（参考訳）: 制御不能な工学:コヒーレントかつ非コヒーレントな制御をもつステアリングノイズスピン関連ラジカル対
- Authors: Farhan T. Chowdhury, Luke D. Smith, Daniel R. Kattnig,
- Abstract要約: スピン相関ラジカル対(SCRP)の量子制御は、磁場効果のターゲット操作を約束する。
本稿では,PMP(Pongryagin Maximum Principle)に基づく制御工学的アプローチが,いかに実現可能な代替手段を提供するかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The quantum control of spin-correlated radical pairs (SCRPs) holds promise for the targeted manipulation of magnetic field effects, with potential applications ranging from the design of noise-resilient quantum information processors to genetically encodable quantum sensors. However, achieving precise handles over the intricate interplay between coherent electron spin dynamics and incoherent relaxation processes in photoexcited radical-pair reactions requires tractable approaches for numerically obtaining controls for large, complex open quantum systems. Employing techniques relying on full Liouville-space propagators becomes computationally infeasible for large spin systems of realistic complexity. Here, we demonstrate how a control engineering approach based on the Pontryagin Maximum Principle (PMP) can offer a viable alternative by reporting on the successful application of PMP-optimal control to steer the coherent and incoherent spin dynamics of noisy radical pairs. This enables controls for prototypical radical-pair models that exhibit robustness in the face of relevant noise sources and paves the way to incoherent control of radical-pair spin dynamics.
- Abstract（参考訳）: スピン関連ラジカル対(SCRP)の量子制御は、ノイズ耐性量子情報プロセッサの設計から遺伝的にエンコード可能な量子センサまで、潜在的な応用を含む、磁場効果の標的的な操作を約束する。
しかし、光励起ラジカル対反応におけるコヒーレント電子スピンダイナミクスと非コヒーレント緩和過程の間の複雑な相互作用を正確に処理するには、大規模で複雑なオープン量子系に対する制御を数値的に得るための抽出可能なアプローチが必要である。
フルリウヴィル空間プロパゲータを利用する技術は、現実的な複雑さを持つ大きなスピン系に対して計算的に不可能になる。
ここでは,PMP(Pongryagin Maximum Principle)に基づく制御工学的アプローチが,高次ラジカル対のコヒーレントかつ非コヒーレントなスピンダイナミクスを操るために,PMP最適制御を成功させたことを報告することによって,実現可能な代替手段を提供することを実証する。
これにより、関連するノイズ源の面にロバスト性を示し、ラジカル対スピンダイナミクスを不整合制御する方法を舗装する原型ラジカル対モデルに対する制御が可能となる。
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