Loading...

Benchmarking of Optimal Control Theory Techniques

Taherpour, Saba | 2023

77 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 56305 (04)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Physics
  6. Advisor(s): Raeisi, Sadegh; Baghram, Shant
  7. Abstract:
  8. There are different approaches for implementing quantum gates as the main elements of quantum computers. In this thesis, we use the quantum optimal control approach to implement quantum gates. For this purpose, we use the two common methods of optimization, Krotov and second-order GRAPE of L-BFGS-B type to implement gates. First, we implement three gates X, CNOT and TOffoli, using both methods, and then, in order to compare and benchmark these methods, we also investigate a number of one, two, and three-qubit random gates. It is essential to implement and simulate high-quality gates in the shortest possible time. Therefore, in this thesis, we compare and benchmark the optimization execution time for implementing gates with different numbers of qubits in two methods, GRAPE and Krotov. We also compare which optimization method performs faster as the number of qubits increases. The findings indicated the GRAPE method performs better in the spin system we considered. Compared to the Krotov, this method implements gates with different dimensions with the same accuracy but in a shorter time. This thesis can be used as a guideline to choose the more efficient technique of optimal control theory
  9. Keywords:
  10. Quantum Optimal Control ; Implementing Quantum Gates ; Krotov Method ; GRAPE Method

 Digital Object List

 Bookmark

  • پیش‌گفتار
  • مروری بر رایانش کوانتومی
    • گیت‌های جهان‌شمول
    • مدل مداری کوانتومی
  • مروری بر کنترل بهینه سیستم‌های کوانتومی بسته
    • فرمول‌بندی عمومی مسئله کنترل
    • الگوریتم‌های عددی کنترل بهینه کوانتومی
  • روش کِراتوف
    • طرح به‌روز‌رسانی میدان در روش کِراتوف
    • نتایج بهینه‌سازی
      • پیاده‌سازی گیت X
      • پیاده‌سازی گیت CNOT
      • پیاده‌سازی گیت توفولی
  • روش گِریپ
    • گِریپ مرتبه اول
    • گریپ مرتبه دوم
    • نتایج بهینه‌سازی
      • پیاده‌سازی گیت X
      • پیاده‌سازی گیت CNOT
      • پیاده‌سازی گیت توفولی
  • مقایسه روش کِراتوف و گِریپ
    • مقایسه زمان اجرای بهینه‌سازی
      • گیت تک‌کیوبیتی
      • گیت دو‌کیوبیتی
      • گیت سه‌کیوبیتی
    • مقایسه تأثیر تعداد کیوبیت‌ها بر زمان اجرای بهینه‌سازی
  • نتیجه‌گیری
  • مراجع
  • مطالب تکمیلی
  • attachment4.pdf
    • پیش‌گفتار⤊⽎數琠㈀
    • مروری بر رایانش کوانتومی⤊⽎數琠㌱‰⁒ 偡牥湴″
      • گیت‌های جهان‌شمول⤊⽎數琠㄰㜠〠删⼀
      • مدل مداری کوانتومی⤊⽄敳琠嬠㌠〠删⽘
    • مروری بر کنترل بهینه سیستم‌های کوانتومی بسته⤊⽎數琠㌶‰⁒ 偡牥湴″㜠〠删⽄敳琠嬠㌠〠删
      • فرمول‌بندی عمومی مسئله کنترل⤊⽎數琠㄰㌠〠删⽐慲敮琠㄰㈠
      • الگوریتم‌های عددی کنترل بهینه کوانتومی ⤊⽄敳琠嬠㌠〠删⽘奚‷㈠㘶ㄮ㔲畬氠崠⼀
    • روش کِراتوف⤊⽎數琠㐱 
      • طرح به‌روز‌رسانی میدان در روش کِراتوف⤊⽎數琠㤹‰⁒ 偡牥湴‹㐠〠删㸾੥湤漀
      • نتایج بهینه‌سازی⤊⽐慲敮琠㤰‰⁒
        • پیاده‌سازی گیت X⤊⽎數琠㤵‰⁒ 倀
        • پیاده‌سازی گیت CNOT⤊⽄敳琠嬠㌠〠删⽘夀
        • پیاده‌سازی گیت توفولی⤊⽄敳琠嬠㌠〠删⽘奚 
    • روش گِریپ⤊⽎數琠㐀
      • گِریپ مرتبه اول⤊⽎數琠㠳‰⁒ 
      • گریپ مرتبه دوم⤊⽄敳琠嬠㌠〠
      • نتایج بهینه‌سازی⤊⽐慲敮琠㜴‰⁒
        • پیاده‌سازی گیت X⤊⽎數琠㜹‰⁒ 倀
        • پیاده‌سازی گیت CNOT⤊⽄敳琠嬠㌠〠删⽘夀
        • پیاده‌سازی گیت توفولی⤊⽄敳琠嬠㌠〠删⽘奚 
    • مقایسه روش کِراتوف و گِریپ⤊⽎數琠㔱‰⁒ 偡牥湴‵㈠
      • مقایسه زمان اجرای بهینه‌سازی⤊⽌慳琠㘹‰⁒ 乥硴‷〠〠删
        • گیت تک‌کیوبیتی⤊⽎數琠㘲‰⁒
        • گیت دو‌کیوبیتی⤊⽄敳琠嬠㌠〠
        • گیت سه‌کیوبیتی⤊⽄敳琠嬠㌠〠
      • مقایسه تأثیر تعداد کیوبیت‌ها بر زمان اجرای بهینه‌سازی⤊⽄敳琠嬠㌠〠删⽘奚‷㈠㈶㔮ㄱ畬氠崠⽐慲敮琠㔹‰⁒ 
    • نتیجه‌گیری⤊⽄敳琠嬠
    • مراجع⤠⽄攀
    • مطالب تکمیلی⤊⽄敳琠嬠㌠
...see more