基于几何最优控制理论的量子鲁棒控制

在该论文中,该研究团队展示了一种基于几何最优控制工具的量子鲁棒控制方法。核心研究对象是灵敏度函数——这些函数被定义为量子态轨迹相对于(未知且微小的)参数泰勒展开式中的系数,这些参数描述了实际模型与标称模型的偏差。基于这些量化指标,研究人员构建了一个最优控制问题框架:在兼顾控制场能量等设计要素的同时,寻找能使灵敏度最小化的最优标称轨迹。 团队重点研究了具有退相位哈密顿项的单量子比特情形,通过最小化控制场能量与一阶灵敏度的加权和来实现态转移的最优控制问题。当灵敏度权重极大时,获得的最优控制既能将灵敏度归零,又能最小化控制场能量。该问题具有丰富的数学结构,其解可通过椭圆积分表达。针对此问题,该工作获得了形式简洁且光滑的显式解,避免了其他方法中存在的间断性问题。 研究人员还将成果拓展至双量子比特的鲁棒控制领域,通过证明该问题可解耦为两个独立的单比特问题,实现了串扰污染的最小化控制。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-29 22:20

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