Reinforcement learning for optimal control of spin magnetometers
Notice bibliographique
Résumé
Quantum optimal control in the presence of decoherence is difficult, particularly when not all Hamiltonian parameters are known precisely, as in quantum sensing applications. In this context, maximizing the sensitivity of the system is the objective, for which the optimal target state or unitary transformations are unknown, especially in the case of multiparameter estimation. Here we investigate the use of reinforcement learning (RL), specifically the soft actor-critic (SAC) algorithm, for problems in quantum optimal control. We adopt a spin-based magnetometer as a benchmarking system for the efficacy of the SAC algorithm. In such systems, the magnitude of a background magnetic field acting on a spin can be determined via projective measurements. The precision of the determined magnitude can be optimized by applying pulses of transverse fields with different strengths. We train an RL agent on numerical simulations of the spin system to determine a transverse-field pulse sequence that optimizes the precision and compare it to existing sensing strategies. We evaluate the agent's performance against various Hamiltonian parameters, including values not seen in training, to investigate the agent's ability to generalize to different situations. We find that the RL agents are sensitive to certain parameters of the system, such as the pulse duration and the purity of the initial state, but overall are able to generalize well, supporting the use of RL in quantum optimal control settings.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».