論文の概要: Pontryagin Maximum Principle for Rydberg-blockaded state-to-state transfers: A semi-analytic approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13549v1
• Date: Mon, 15 Dec 2025 17:09:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.771674
• Title: Pontryagin Maximum Principle for Rydberg-blockaded state-to-state transfers: A semi-analytic approach
• Title（参考訳）: Rydberg-blockaded state-to-state transfersのポントリャーギン極大原理--半解析的アプローチ
• Authors: Federico Alberto Astolfi, Sven Jandura, Guido Pupillo,
• Abstract要約: 中性原子量子プロセッサによる2ビットおよび複数ビット演算の時間-最適状態制御について検討する。 N$ qubits に対して、正規および異常極端を分類し、異常解が欠如しているか、最適以下であるかを示す例を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study time-optimal state-to-state control for two- and multi-qubit operations motivated by neutral-atom quantum processors within the Rydberg blockade regime. Block-diagonalization of the Hamiltonian simplifies the dynamics and enables the application of a semi-analytic approach to the Pontryagin Maximum Principle to derive optimal laser controls. We provide a general formalism for $N$ qubits. For $N=2$ qubits, we classify normal and abnormal extremals, showcasing examples where abnormal solutions are either absent or suboptimal. For normal extremals, we establish a correspondence between the laser detuning from atomic transitions and the motion of a classical particle in a quartic potential, yielding a reduced, semi-analytic formulation of the control problem. Combining PMP-based insights with numerical optimization, our approach bridges analytic and computational methods for high-fidelity, time-optimal control.
• Abstract（参考訳）: 我々は、リドベルク封鎖体制内の中性原子量子プロセッサによって動機付けられた2ビットおよび複数ビットの動作に対する時間-最適状態制御について検討した。 ハミルトニアンのブロック対角化は力学を単純化し、最適なレーザー制御を導出するためのポントリャーギン極大原理への半解析的アプローチの適用を可能にする。 我々は、$N$ qubitsに対して一般的な形式を提供する。 N=2$ qubits に対して、正規および異常極端を分類し、異常解が欠如しているか、最適でないかを示す例を示す。 通常の極端には、原子遷移から脱離するレーザーと、クォートポテンシャルにおける古典粒子の運動の対応性を確立し、制御問題の半解析的な定式化を導出する。 PMPに基づく洞察と数値最適化を組み合わせることで,高忠実度・時間最適制御のための解析的・計算的手法を橋渡しする。

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