論文の概要: Pulse engineering via projection of response functions at infinite nonlinear order

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.24725v1
• Date: Mon, 27 Jul 2026 17:55:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-28 22:34:15.545432
• Title: Pulse engineering via projection of response functions at infinite nonlinear order
• Title（参考訳）: 無限非線形次数での応答関数の投影によるパルス工学
• Abstract要約: 本稿では,量子コンピューティングにおける最適制御問題に対するアルゴリズムを提案する。 提案アルゴリズムは,マルチキュービットシステムのための高忠実度制御プロトコルを効率的に生成する。 その結果、反復ステップと計算時間に関して、より高速な収束が示される。
• 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: Optimal control problems arise in a wide range of scientific disciplines, but the corresponding optimization algorithms often display a strong dependence on hyperparameters that significantly influence performance and convergence. For the optimal implementation of quantum algorithms, these challenges are further amplified by high-dimensional control landscapes and the need for high-fidelity operations. Here, we propose an algorithm for optimal control problems in quantum computing to efficiently generate high-fidelity control protocols for multi-qubit systems in a hyperparameter and gradient free manner. The method, referred to as Pulse Engineering via Projection of response functions at infinite nonlinear order (PEPRino), leverages the framework of response theory to navigate the control landscape to find high-fidelity implementations. This is achieved by determining the control landscape via response functions to infinite order, efficiently evaluated by resummation in terms of the first and second order response function. To demonstrate the approach, we apply it to quantum systems consisting of two and three qubits for the optimal implementation of the Quantum Fourier Transform (QFT). We benchmark the proposed algorithm against the Chopped Random Basis (CRAB) algorithm utilizing the Nelder-Mead method, focusing on the 2-qubit scenario. The results indicate faster convergence regarding iteration steps and computational time, highlighting the advantages of our approach.
• Abstract（参考訳）: 最適制御問題は、幅広い科学分野において発生するが、対応する最適化アルゴリズムは、性能と収束に大きな影響を与えるハイパーパラメータへの強い依存を示すことが多い。 量子アルゴリズムの最適実装のために、これらの課題は高次元制御ランドスケープと高忠実度演算の必要性によってさらに増幅される。 本稿では,マルチキュービットシステムの高忠実度制御プロトコルをハイパーパラメータおよび勾配自由な方法で効率的に生成する,量子コンピューティングにおける最適制御問題に対するアルゴリズムを提案する。 この手法は、応答関数を無限非線形順序(PEPRino)で射影することでパルス工学と呼ばれ、応答理論の枠組みを利用して、制御ランドスケープをナビゲートし、高忠実性の実装を見つける。 これは、無限次への応答関数による制御ランドスケープの決定によって達成され、第1次および第2次応答関数による再仮定により効率よく評価される。 本手法を量子フーリエ変換 (QFT) の最適実装のために, 2 と 3 の量子ビットからなる量子系に適用する。 提案手法をNelder-Mead法を用いたCRAB (Chopped Random Basis) アルゴリズムと比較し,2-qubit のシナリオに着目した。 その結果、反復ステップと計算時間に関する収束が早くなり、我々のアプローチの利点が浮き彫りになった。

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