广义布洛赫向量形式下任意N量子门最优实现的建模
量子物理
2026-05-26 v3 数学物理
math.MP
摘要
对于封闭N量子比特系统的量子门的最优实现是许多量子信息处理任务实际实现的关键挑战。本文基于广义布洛赫向量形式[J. Phys. A: Math. Theor. 54, 195301 (2021)]，用于有限维量子系统，我们发展了一种新的通用模型，用于最优量子门实现，其以Bloch向量形式表述，用于单位演化算子和系统哈密顿量、漂移和控制，并具有适用于在任何满足可控性条件的封闭N量子比特系统中实现任意N量子比特门的统一形式。在所developed的最优模型中，代价函数具有终端部分以及积分部分，并具有特殊比例，这使我们能够通过求解常微分方程（ODEs）的两点边界值问题（BVP）来指定量子最优控制综合。任何已知的ODE BVP求解器都可用于数值探索。对于实现开发中最优模型的各种N=1,2,3量子比特门的数值实验表明，模型基于结果具有高精度。
引用
@article{arxiv.2509.18059,
title = {Modelling optimal implementation of an arbitrary $N$-qubit quantum gate within the generalized Bloch vectors formalism},
author = {Elena R. Loubenets and Sergey Kuznetsov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.18059},
year = {2026}
}
备注
14 pages