رهیافت مبتنی ‌بر روش وردشی برای کنترل کلی دینامیک‌های کوانتومی

رضاخانی, علی; رضوانی, وحید

doi:10.47176/ijpr.22.2.11391

رهیافت مبتنی ‌بر روش وردشی برای کنترل کلی دینامیک‌های کوانتومی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

علی رضاخانی ¹

وحید رضوانی ²

¹ دانشکدة فیزیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

² . دانشکدة فیزیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران و دانشکدة مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد هشتگرد، البرز

https://doi.org/10.47176/ijpr.22.2.11391

چکیده

کنترل دینامیک‌های کوانتومی با مانستگی بالا و در حضور نوفه‌های محیطی از الزامات فناوری کوانتومی است. به‌ این‌ منظور، ما در این مقاله رهیافتی را مبتنی‌ بر روش وردشی معرفی می‌کنیم که کاملاً براساس دینامیک (ماتریس فرایند) یک سامانۀ باز کوانتومی و مستقل از هر حالت اولیۀ سامانه است. در اینجا با کمک روش پرکاربرد وَردشی مجموعه‌ای از معادله‌های بهینهسازی را برای یک مسئلۀ کلی کنترل دینامیکی یک سامانۀ باز کوانتومی به ‌دست می‌آوریم که منجر به معرفی یک ثابت حرکت در فضای پارامترهای بهینهسازی می‌شود. معادله‌های بهینه‌سازی را با استفاده از یک روش عددی تکرار برای مسئلۀ خاص و مهم شبیه‌سازی دینامیک کوانتومی در یک زمان ازپیش‌تعیین‌شده حل می‌کنیم‏.

کلیدواژه‌ها

سامانۀ باز کوانتومى

کنترل دینامیکى

ماتریس فرایند

روش وردشى

20.1001.1.16826957.1401.22.2.21.3

موضوعات

نظری

عنوان مقاله English

Variational approach to controlling dynamics of open quantum systems

نویسندگان English

Ali Rezakhani ¹

Vahid Rezvani ²

¹ Department of Physics, Sharif University of Technology, Tehran, Iran

² Department of Physics, Sharif University of Technology, Tehran, Iran and Department of Engineering, Hashtgerd Branch, Islamic Azad University, Alborz, Iran

چکیده English

Control of quantum dynamics with high fidelity in the presence of noise is one of the requirements of quantum technologies. Here we develop a variational control approach for open quantum systems which is completely based on dynamics (process matrix) and is independent of initial conditions. We obtain a set of equations for optimal control of an open quantum system. We solve these equations iteratively for the particular case of simulating a dynamics in a preset time.

کلیدواژه‌ها English

open quantum system

dynamical control

process matrix

variational approach

J P Palao and R Kosloff, Rev. Lett. 89 (2002) 188301.
M H Goerz, et al., Phys. Rev. A 90 (2014) 032329.
F Verstraete, M M Wolf, and J I Cirac, Phys. 5 (2009) 633.
S Diehl, et al., Nat. Phys. 4 (2008) 878.
P Rebentrost, et al., New J. Phys. 11 (2009) 033003.
D Braun, Rev. Lett. 89 (2002) 277901.
D A Lidar and T A Brun, “Quantum Error Correction” Cambridge University Press, Cambridge, England (2013).
D A Lidar, Chem. Phys. 154 (2014) 295.
L Viola, E Knill, and S Lloyd, Rev. Lett. 82 (1999) 2417.
L Viola, Mod. Opt. 51 (2004) 2357.
D E Kirk, “Optimal Control Theory: An Introduction” Courier Corporation (2004)
D D Alessandro, “Introduction to Quantum Control and Dynamics” Chapman & Hall (2008).
S Cong, “Control of Quantum Systems: Theory and Methods” John Wiley & Sons, New York (2014).
U Boscain, M Sigalotti, and D Sugny, PRX Quantum 2 (2021) 030203.
A Bartana, R Kosloff, and D J Tannor, Phys. 267, (2001) 195.
V Cavina, et al., Phys. Rev. A 98 (2018) 012139.
M A Nielsen, Lett. A 303 (2002) 249.
M H Goerz, D M Reich, and C P Koch, New Phys. 16 (2014) 055012.
M A Nielsen and I L Chuang, “Quantum Computation and Quantum Information” Cambridge University Press, Cambridge, England (2010).
V Rezvani and A T Rezakhani, Rev. A. 104 (2021) 012215.
V F Krotov, “Global Methods in Optimal Control” Marcel Dekker, New York (1996).
A I Konnov and V F Krotov, Remote. Control 60 (1999) 1427.
S E Sklarz and D J Tannor, Rev. A 66 (2002) 053619.
W Zhu and H Rabitz, Chem. Phys. 109 (1998) 385.
Y Ohtsuki, G Turinici, and H Rabitz, Chem. Phys. 120 (2004) 5509.
H P Breuer and F Petruccione, “The Theory of Open Quantum Systems” Oxford University Press, New York (2002).
À Rivas and S F. Huelga, “Open Quantum Systems” Springer, Berlin (2012).
I L Chuang and M A Nielsen, Mod. Opt. 44 (1997) 2455.
G M D’Ariano and P Lo Presti, Rev. Lett. 86 (2001) 4195.
J B Altepeter, et al., Phys. Rev. Lett. 90 (2003) 193601.
J Emerson, et al., Science 317 (2007) 1893.
M Mohseni, A T Rezakhani, and D A Lidar, Rev. A 77 (2008) 032322.
A Bendersky, F Pastawski, and J P Paz, Rev. Lett. 100 (2008) 190403.