論文の概要: Optimal Control of Coupled Sensor-Ancilla Qubits for Multiparameter Estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.11673v1
• Date: Fri, 12 Dec 2025 15:53:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-15 15:48:11.830075
• Title: Optimal Control of Coupled Sensor-Ancilla Qubits for Multiparameter Estimation
• Title（参考訳）: 多パラメータ推定のための結合型センサアンシラビットの最適制御
• Authors: Ayumi Kanamoto, Takuya Isogawa, Shunsuke Nishimura, Haidong Yuan, Paola Cappellaro,
• Abstract要約: 我々はIsing項を介して結合した2ビットセンサアンシラシステムの最適制御を数値的に検討する。 我々は、様々な相互作用強度とフィールド構成にまたがる頑健な収束と高精度を実現する。
• 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: Designing optimal control for multiparameter quantum sensing is essential for approaching the ultimate precision limits. However, analytical solutions are generally available only for simple systems, while realistic scenarios often involve coupled qubits and time-dependent Hamiltonians. Here we numerically investigate optimal control of a two-qubit sensor-ancilla system coupled via an Ising term using Gradient Ascent Pulse Engineering (GRAPE) to minimize the objective function. By seeding the optimization recursively with solutions obtained for smaller coupling strengths and selecting a suitable initial guess, we achieve robust convergence and high precision across a wide range of interaction strengths and field configurations. The proposed approach offers a practical route toward high-sensitivity, robust multiparameter magnetometry and it is applicable to solid-state quantum sensors such as nitrogen-vacancy (NV) centers in realistic experimental settings.
• Abstract（参考訳）: 多パラメータ量子センシングのための最適制御の設計は、最終的な精度限界に近づくために不可欠である。 しかし、解析解は一般に単純なシステムでしか利用できないが、現実的なシナリオは結合量子ビットと時間依存ハミルトニアンを含むことが多い。 本稿では,GRAPE(Gradient Ascent Pulse Engineering)を用いてIsing項を結合した2ビットセンサアンシラシステムの最適制御を数値的に検討し,目的関数の最小化を図る。 結合強度の小さい解と適切な初期推定値を選択することによって、幅広い相互作用強度とフィールド構成にまたがる堅牢な収束と高精度を実現する。 提案手法は、高感度で頑健なマルチパラメータ磁気メトリーへの実用的な経路を提供し、現実的な実験環境では窒素空洞(NV)中心のような固体量子センサに適用できる。

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