多级系统中量子比特控制的新方案

发布时间：2023-06-06 10:40:45 所属栏目：动态来源：

导读：由中国科学技术大学理论物理学家郭光灿教授工作室领导的团队在动态多级量子系统可调性控制系统研究应用方面近年来取得了重大进展。

量子态操纵广泛服务于超导粒子和半电阻量子点等量子世界。具有简单能级的量子系

由中国科学技术大学理论物理学家郭光灿教授工作室领导的团队在动态多级量子系统可调性控制系统研究应用方面近年来取得了重大进展。

量子态操纵广泛服务于超导粒子和半电阻量子点等量子世界。具有简单能级的量子系统很容易操纵，但干涉可能发生在更复杂的多能级系统中。例如，一个双量子半导体自旋系统具有五个能级的理论模型。

在驱动这样的系统时，系统内不同的相干过程相互干扰，使得分析和控制演化过程变得困难。目前，相关研究大多局限于各种近似条件，不利于量子比特操纵的进一步发展。

在这项工作中，研究人员将航天飞机状态与所有其他能级耦合，并通过调整航天飞机状态的振幅和频率来实现任何两个能级之间的等效耦合。这样可以实现,因为他们所研制出的 Floquet工程的有效模型,可以通过相应地调整这些模型拟合参数,如下所示来达到实际情况要求的等价线性回归模型。

结果表明，在实验参数范围内，该方法可以在保持高控制速度的同时实现大范围的耦合。使用这种方法，研究人员理论上证明了单量子比特和双量子比特门操作，保真度超过99%。该模型甚至可以解释在实验中观察到的一些以前无法解释的奇偶效应。

在这个方案中，航天飞机状态起着至关重要的作用。它不仅可以在任何两个能级之间实现有效耦合，还可以作为一种测量手段。我们的研究人员可以通过载人飞行测量无人驾驶的航天飞机对光学量子态进行无损同步辐射测量。

通过对方案进行适当的改进并选择合适的参数，可以在其他模型中实现任意门控制。这种新方案为多级系统中的量子门操作提供了新的实验见解。在本次研究中，团队利用一个简单的门控器，通过对量子门的调节，可以控制多个量子门的开关状态。这些量子门可以根据需要自动打开或关闭，从而实现量子计算机的高性能运行。

（编辑：汽车网）

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