論文の概要: Fundamental limits on state preparation for an open qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.04320v1
- Date: Sun, 05 Jul 2026 14:09:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.890299
- Title: Fundamental limits on state preparation for an open qubit
- Title（参考訳）: 開キュービットの状態準備に関する基礎的限界
- Authors: D. A. Abraamian, L. V. Lokutsievskiy, A. N. Pechen,
- Abstract要約: コヒーレント制御によって駆動される2レベル開量子系における状態準備の最終的な限界を解析的に決定する。
GKSLマスター方程式によって支配される散逸的量子ビットに対して、ブロッホ球の到達可能な集合を正確に特徴づける。
- 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: We analytically determine the ultimate limits of state preparation in two-level open quantum systems driven by coherent control. For a dissipative qubit governed by a GKSL master equation, we give an exact characterization of the reachable set in the Bloch ball. Dissipation excludes a region of states in the Bloch ball which cannot be approached even under arbitrarily strong coherent driving, and we prove that this region has a nontrivial geometry whose boundary is a surface of revolution around the $x$-axis which is analytic except for two conical singularities. We derive a closed-form control protocol for moving on this boundary, and construct an explicit protocol that steers the system arbitrarily close to any prescribed boundary state. These results provide a complete geometric constructive description of reachable qubit states in the standard dissipative environment, establishing fundamental bounds on controllability and state-preparation fidelity for open two-level quantum systems.
- Abstract（参考訳）: コヒーレント制御によって駆動される2レベル開量子系における状態準備の最終的な限界を解析的に決定する。
GKSLマスター方程式によって支配される散逸的量子ビットに対して、ブロッホ球の到達可能な集合を正確に特徴づける。
散逸は、任意に強いコヒーレント駆動の下でも接近できないブロッホ球の状態領域を除外し、この領域が2つの円錐特異点を除いて解析的な$x$軸のまわりの革命面である非自明な幾何学を持っていることを証明する。
この境界上を移動するためのクローズドフォーム制御プロトコルを導出し,任意の境界状態に任意に接近する明示的プロトコルを構築する。
これらの結果は、標準散逸環境における到達可能な量子ビット状態の完全な幾何学的構成的記述を提供し、オープンな2レベル量子系に対する可制御性と状態準備フィリティの基本的な境界を確立する。
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