論文の概要: Fast chiral resolution with optimal control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.22998v1
- Date: Sun, 28 Dec 2025 16:52:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-30 22:37:30.31617
- Title: Fast chiral resolution with optimal control
- Title（参考訳）: 最適制御による高速カイラル分解能
- Authors: Dionisis Stefanatos, Ioannis Thanopulos, Emmanuel Paspalakis,
- Abstract要約: 我々は、有界制御場を持つ最小時間完全カイラル分解で達成する問題を定式化する。
最適場は境界値のみを取るか、ゼロであることを示す。
この研究は、自然科学の幅広い応用において有用であることが期待されている。
- 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: In this work, we formulate the problem of achieving in minimum-time perfect chiral resolution with bounded control fields, as an optimal control problem on two non-interacting spins-$1/2$. We assume the same control bound for the two Raman fields (pump and Stokes) and a different bound for the field connecting directly the two lower-energy states. Using control theory, we show that the optimal fields can only take the boundary values or be zero, the latter corresponding to singular control. Subsequently, using numerical optimal control and intuitive arguments, we identify some three-stage symmetric optimal pulse-sequences, for relatively larger values of the ratio between the two control bounds, and analytically calculate the corresponding pulse timings as functions of this ratio. For smaller values of the bounds ratio, numerical optimal control indicates that the optimal pulse-sequence loses its symmetry and the number of stages increases in general. In all cases, the analytical or numerical optimal protocol achieves a faster perfect chiral resolution than other pulsed protocols, mainly because of the simultaneous action of the control fields. The present work is expected to be useful in the wide spectrum of applications across the natural sciences where enantiomer separation is a crucial task.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、2つの非相互作用スピンの最適制御問題として、有界制御場を持つ最小時間完全カイラル分解の問題を定式化する。
2つのラマン場(パンプとストークス)と2つの低エネルギー状態を直接接続する体に対する別の境界について、同じ制御を仮定する。
制御理論を用いて、最適場は境界値のみを取るか、ゼロとなるか、後者は特異制御に対応する。
その後、数値的な最適制御と直感的な引数を用いて、2つの制御境界間の比の相対的な大きな値に対して3段階の対称なパルス列を同定し、この比の関数として対応するパルスタイミングを解析的に計算する。
境界比の小さい値について、数値最適制御は、最適パルス系列がその対称性を失い、一般にステージ数が増加することを示す。
いずれの場合も、解析的あるいは数値的最適プロトコルは、主に制御場の同時作用のために、他のパルスプロトコルよりも高速な完全キラル分解を達成する。
この研究は、エナンチオマーの分離が重要な課題である自然科学における幅広い応用において有用であることが期待されている。
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