論文の概要: A Variational Surrogate Approach to Finite-Horizon Quantum Control via Hardware-Efficient Ansatz

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.12802v1
• Date: Tue, 14 Jul 2026 14:17:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-15 17:08:30.169156
• Title: A Variational Surrogate Approach to Finite-Horizon Quantum Control via Hardware-Efficient Ansatz
• Title（参考訳）: ハードウェア効率の良いアンサッツによる有限-水平量子制御への変分サロゲートアプローチ
• Abstract要約: ハードウェア効率のアンスターゼに基づく有限水平量子制御のための変分量子フレームワークを提案する。 目的は、状態の忠実度の観点から定義された終端コストを最小限に抑えて、所定の初期状態から所望の目標状態へと量子システムを操ることである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.033424698590539
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a variational quantum framework for finite-horizon quantum control based on hardware-efficient ansätze. The objective is to steer a quantum system from a given initial state to a desired target state over a fixed time horizon by minimizing a terminal cost defined in terms of state fidelity. Instead of explicitly synthesizing time-dependent control fields or enforcing Hamiltonian reachability constraints, the proposed method reformulates the control objective as a variational optimization problem in which a hardware-efficient parameterized quantum circuit provides a surrogate parameterization of the terminal evolution. The circuit consists of alternating layers of single-qubit rotations and entangling gates, whose parameters are optimized using classical routines to minimize the terminal infidelity. This formulation avoids reliance on problem-specific or physics-inspired ansätze, providing a flexible and implementation-friendly approach compatible with near-term quantum devices. Numerical experiments on multi-qubit state-transfer benchmarks demonstrate high-fidelity state transfer while highlighting the trade-off between ansatz expressivity, optimization complexity, and scalability with respect to system size and circuit depth.
• Abstract（参考訳）: ハードウェア効率のアンセッツェに基づく有限水平量子制御のための変分量子フレームワークを提案する。 目的は、状態の忠実度の観点から定義された終端コストを最小限に抑えて、所定の初期状態から所望の目標状態へと量子システムを操ることである。 提案手法は,時間依存制御フィールドを明示的に合成したり,ハミルトンの到達性制約を強制する代わりに,ハードウェア効率のパラメータ化量子回路が終端進化の代用パラメータ化を提供する変動最適化問題として制御対象を再構成する。 回路は1量子回転とエンタングルゲートの交互層で構成され、そのパラメータは終端不忠実性を最小限に抑えるために古典的なルーチンを用いて最適化される。 この定式化は、問題固有のまたは物理学に着想を得たアンセッツェへの依存を回避し、短期量子デバイスと互換性のあるフレキシブルで実装に優しいアプローチを提供する。 マルチキュービット状態伝達ベンチマークの数値実験は、システムサイズと回路深さに関して、アンザッツ表現率、最適化複雑性、スケーラビリティのトレードオフを強調しながら、高忠実な状態伝達を示す。

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