論文の概要: Reachability and optimal-time certificates for quantum control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.24645v1
• Date: Tue, 23 Jun 2026 14:40:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-24 22:16:49.018545
• Title: Reachability and optimal-time certificates for quantum control
• Title（参考訳）: 量子制御のための到達性と最適時間証明書
• Authors: Younes Naceur, Llorenç Balada Gaggioli,
• Abstract要約: 制約量子制御における有限時間到達性と最適時間証明のためのフレームワークを開発する。 筆者らのフレームワークの汎用性を3つのユースケースで示す: 2および3キュービットの絡み合った状態準備、異なる制御における1キュービットゲート合成、および$N$-qubit$XX$チェーンでの励起転送。
• 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: Finite-time control is central to quantum technologies, yet rigorous limits on reachable targets and optimal control times remain largely unknown. We develop a framework for finite-time reachability and optimal-time certificates in constrained quantum control based on moment relaxations with implicitly time-dependent differential constraints. For fixed control horizons and control constraints, the method yields rigorous upper bounds on achievable terminal fidelities, lower bounds on the optimal control times required to reach them, and certificate gaps for benchmarking explicit control pulses. We demonstrate the versatility of our framework in three use cases: entangled-state preparation in two and three qubits, one-qubit gate synthesis across different control geometries, and excitation transfer in an $N$-qubit $XX$ chain. Our work establishes differential moment hierarchies as a practical tool for certifying reachability limits and optimal control times in quantum control, providing hardware-aware quantum speed limits while highlighting structure exploitation as a key ingredient for scalable certification.
• Abstract（参考訳）: 有限時間制御は量子技術の中心であるが、到達可能な目標と最適制御時間に対する厳密な制限はほとんど知られていない。 我々は、暗黙的に時間依存の差分制約を持つモーメント緩和に基づく制約量子制御における有限時間到達性と最適時間証明のためのフレームワークを開発する。 固定制御地平線と制御制約に対して、この手法は達成可能な終端忠実度に対する厳密な上限、到達に必要な最適制御時間に対する下限、明示的な制御パルスのベンチマークのための証明書ギャップを出力する。 筆者らのフレームワークの汎用性を3つのユースケースで示す: 2 と 3 の量子ビットにおける絡み合った状態の準備、異なる制御領域における1 量子ゲート合成、および$N$-qubit$XX$連鎖における励起転送。 我々の研究は、量子制御における到達可能性限界と最適制御時間を証明するための実用的なツールとして、微分モーメント階層を確立し、スケーラブルな認証の鍵となる要素として構造利用を強調しながら、ハードウェアを意識した量子速度制限を提供する。

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