基于一阶Magnus近似的相互作用量子系统最优控制：在多个偶极-偶极耦合分子转子中的应用
量子物理
2020-08-05 v1
摘要
我们开发了一种对具有多个相互作用自由度的量子系统进行近似最优控制模拟的方法。量子动力学在相互作用绘景中使用一阶Magnus近似建模，其中不同自由度之间的相互作用被视为微扰。我们给出了实现该近似的数值步骤，其利用了零阶时间演化算符的可分离性以及常见相互作用的成对性质，以降低计算成本。该一阶Magnus近似的表述适合与无梯度方法结合进行控制场优化；为此，我们采用随机爬山(Stochastic Hill Climbing)算法。我们分析了相关计算成本，并与大N极限下精确模拟的成本进行比较。作为数值示例，我们对受全局控制场作用的两个和三个偶极-偶极耦合分子转子系统进行了近似最优控制模拟。对于双转子系统，我们针对取向和纠缠控制目标优化场。对于三转子系统，我们优化场以使转子朝向同一方向以及相反方向。
引用
@article{arxiv.1811.12785,
title = {Optimal control of interacting quantum systems based on the first-order Magnus approximation: Application to multiple dipole-dipole coupled molecular rotors},
author = {Andrew Ma and Alicia B. Magann and Tak-San Ho and Herschel Rabitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.12785},
year = {2020}
}