基于庞特里亚金极小值原理的超导gmon量子比特最优控制：采用奇异bang-bang协议制备最大纠缠态
量子物理
2018-07-02 v3 其他凝聚态物理
摘要
我们应用最优控制理论于两个“gmon”量子比特的动力学，目标是从初始未纠缠态制备所需的纠缠基态。给定初态、目标态以及带有一组允许控制的哈密顿量，我们能否通过相干量子演化到达目标态，且在能到达的情况下所需的最短时间是多少？绝热定理在存在谱间隙时提供了一个远非最优的解。最优控制给出了到达目标态的最快可能方式，并有助于识别不可达态。在一个简单量子系统的背景下，我们给出了可达与不可达目标基态的例子，并表明不可达性源于一种对称性。我们在可达情形下使用三种不同方法找到最优协议：(i) 暴力数值最小化；(ii) 利用由庞特里亚金极小值原理预期的bang-bang拟设的高效数值最小化；(iii) 直接求解庞特里亚金边值问题，从而对数值获得的最优协议给出解析理解。有趣的是，我们的系统提供了一个奇异控制的例子，其中庞特里亚金定理不保证bang-bang协议。尽管如此，三种方法给出了相同的bang-bang协议。
引用
@article{arxiv.1704.01423,
title = {Optimal control of superconducting gmon qubits using Pontryagin's minimum principle: preparing a maximally entangled state with singular bang-bang protocols},
author = {Seraph Bao and Silken Kleer and Ruoyu Wang and Armin Rahmani},
journal= {arXiv preprint arXiv:1704.01423},
year = {2018}
}
备注
8 pages, 6 figures