論文の概要: Nonperturbative Leakage Elimination Operator-Based Quantum Control Pulse Design Beyond the High Frequency Driving Regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.29854v1
- Date: Mon, 29 Jun 2026 06:47:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-30 18:07:16.084878
- Title: Nonperturbative Leakage Elimination Operator-Based Quantum Control Pulse Design Beyond the High Frequency Driving Regime
- Title（参考訳）: 高周波駆動レジームを超えた非摂動漏洩除去演算子に基づく量子制御パルス設計
- Abstract要約: 我々は,非摂動型Floquet-Magnusフレームワークにおける漏洩除去演算子プロトコルを再放送する。
フェシュバッハPQ分割法により導かれる解析的制御条件は、0次マグナス展開と等価であることを示す。
提案手法は,低周波状態における制御パルスの設計に有効であり,実用的な量子情報処理タスクに有効である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.918410168074496
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Precise quantum pulse design is central to achieving high precision quantum control, while level leakage induced by system environment coupling is the bottleneck limiting control precision. The leakage elimination operator (LEO) approach is highly effective at suppressing leakage from target subspace to other leakage spaces. The analytical control conditions under the high frequency driving limit have been derived via the Feshbach PQ partitioning technique. However, low frequency driving is experimentally more feasible, and the driving strength is subject to a fundamental physical bound. In this work, we overcome the high frequency driving limit in the pulse design by recasting the LEO protocol within the nonperturbative Floquet-Magnus framework. Applying the Magnus expansion to Floquet dynamical localization, we establish a generalized optimal control formalism that is applicable to the low frequency regime. We prove that the analytical control conditions derived via the Feshbach PQ partitioning technique are equivalent to the zero order Magnus expansion, and that higher order Magnus terms must be taken into account in the low frequency driving regime. We validate our nonperturbative framework using two examples: near perfect quantum state transfer in a one dimensional spin chain and adiabatic speedup in a two level system, corresponding to time independent and time dependent system Hamiltonians, respectively. Our results provide an effective route for designing control pulses in the low frequency regime, which is promising for practical quantum information processing tasks across diverse experimental platforms, including superconducting qubits and ion traps.
- Abstract（参考訳）: 高精度な量子パルス設計は高精度な量子制御を実現する中心であり、システム環境のカップリングによって引き起こされるレベルリークはボトルネック制限制御の精度である。
リーク除去演算子(LEO)アプローチは、ターゲット部分空間から他のリーク空間へのリークを抑制するのに非常に効果的である。
高周波駆動限界下での解析制御条件は、フェシュバッハPQ分割法によって導出された。
しかし、低周波駆動は実験的により実現可能であり、駆動強度は基本的な物理的拘束力を受ける。
本研究では、非摂動Floquet-Magnusフレームワーク内でLEOプロトコルを再キャストすることで、パルス設計における高周波駆動限界を克服する。
マグナス展開をフロケダイナミックローカライゼーションに適用し、低周波系に適用可能な一般化された最適制御形式性を確立する。
フェシュバッハPQ分割法により導かれる解析的制御条件は、0次マグヌス展開と等価であり、低周波駆動系において高次マグヌス項を考慮に入れなければならないことを証明した。
1次元スピンチェーンにおける近接完全量子状態移動と、2次元系における断熱速度(時間独立系と時間依存系ハミルトニアン)の2つの例を用いて、我々の非摂動的フレームワークを検証する。
本研究は、超伝導量子ビットやイオントラップを含む多種多様な実験プラットフォームにおける実用的な量子情報処理タスクを約束する低周波状態の制御パルスを設計するための効果的な経路を提供する。
関連論文リスト
- Inverse Design of Quantum Control Sequences with Fourier Neural Operators [57.63590760083204]
高次元分子量子力学を学習するためのフーリエニューラル演算子(FNO)に基づくフレームワークを提案する。
我々は,初期混合ボルツマン分布を浄化するパルス列を構成するFNO-SPMP(FNO-SPMP)を開発した。
共有離散制御空間において、FNO-SPMPは強化学習ベースラインの成功率の2倍近くを達成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-08-04T14:06:59Z) - Pontryagin's Principle for Leakage-Immune Adiabatic Quantum State Transfer [4.002928708992052]
有限スペクトル選択性を持つ制御パルスは、しばしば3レベル部分空間を残りの部分空間に結合し、転送性能を制限するリークを導入する。
本稿では,このリーク部分空間を明示的に組み込んだマルチレベル連鎖モデルをSTIRAPに適用する。
パルスパラメータに対する目的関数の明確な勾配を導出し、逆直観的STIRAPパルス順序を保ちながら漏れを抑制する効率的な低次元最適化を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-04-10T10:29:09Z) - Floquet-engineered fast SNAP gates in weakly coupled circuit-QED systems [35.47678727832216]
本稿では,標準実装よりも桁違いに高速な高忠実なSNAPゲートを実現するプロトコルを提案する。
また、ゲート加速度と関連する良性駆動誘起デコヒーレンスの両方を説明する統一理論を提案する。
これらの結果は, 弱結合型高コヒーレンスキャビティの選択的制御により, 高忠実度, 高コヒーレンスキャビティの実験的実現の道を開くものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-03T16:18:43Z) - Gradient projection method for constrained quantum control [46.08419608239004]
我々は、量子制御の問題にGPM(Gradient Projection Method)を採用する。
この方法の主な利点は、境界を正確に満たすことができることである。
GPMを1および2キュービットゲートと2キュービットベルおよびワーナー状態の生成を含むいくつかの例に適用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-29T11:56:55Z) - Counterdiabatic Driving for Periodically Driven Systems [0.0]
周期的に駆動されるシステムは、量子システムの特性を設計するのに有用な技術として登場した。
我々は、非摂動光子共鳴を捕捉し、高忠実度プロトコルを得る技術を開発した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-04T11:08:19Z) - Robust Control of Single-Qubit Gates at the Quantum Speed Limit [0.0]
最適なバランスをとるために、基礎となる頑健な時間最適制御問題について検討する。
系のユニタリプロパゲータのテイラー展開に基づいて、拡張有限次元系の最適制御として設計問題を定式化する。
単一量子ビット系の数値シミュレーションにより、得られた時間-最適制御パルスはゲート誤差を効果的に抑制できることを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-11T10:10:58Z) - Pulse-controlled qubit in semiconductor double quantum dots [57.916342809977785]
単一電子電荷量子ビットの量子制御のための数値最適化多パルスフレームワークを提案する。
新規な制御方式は、キュービットを断熱的に操作すると同時に、高速で一般的な単一キュービット回転を行う能力も保持する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-08T19:00:02Z) - Multi-squeezed state generation and universal bosonic control via a
driven quantum Rabi model [68.8204255655161]
ボゾン自由度に対する普遍的な制御は、量子ベース技術の探求において鍵となる。
ここでは、駆動量子ラビモデルを介して、ボソニックモードの興味と相互作用する単一の補助的な2レベルシステムを考える。
ガウス門と非ガウス門の大きな類を決定論的に実現することは十分であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-16T14:18:53Z) - Quantum control landscape for ultrafast generation of single-qubit phase
shift quantum gates [68.8204255655161]
単一量子ビット位相シフト量子ゲートの超高速制御問題を考える。
大域的最適制御は、最大忠実度でゲートを実現する制御である。
Trapは、ローカルにのみ最適だが、グローバルにはないコントロールである。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-26T16:38:43Z) - Assessment of weak-coupling approximations on a driven two-level system
under dissipation [58.720142291102135]
我々は, 減散を伴うリウヴィル・ヴォン方程式(Liouville-von equation)と呼ばれる数値的正確かつ非摂動的手法を用いて, 駆動量子ビットについて検討した。
我々は、駆動された量子ビットの定常状態を予測する上で、リンドブラッド方程式の妥当性の規則をマップするために実験で用いられる計量を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-11T22:45:57Z) - Engineering Dynamical Sweet Spots to Protect Qubits from 1/$f$ Noise [0.08388591755871733]
我々は、量子ビットの低周波雑音への感受性を低下させる工学的なスイーツスポットのためのプロトコルを開発する。
私たちの研究は、堅牢で時間に依存した状態で量子情報をエンコードするための直感的なツールを提供します。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-26T19:22:39Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。