多级系统中量子比特控制的新方案

发布时间：2023-06-07 12:43:54 所属栏目：动态来源：

导读：量子态操纵广泛应用于超导量子位和半导体量子点等量子系统。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。

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

量子态操纵广泛应用于超导量子位和半导体量子点等量子系统。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。

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。

为了研究驱动场对多能级系统的影响，以往的工作往往依赖于数值模拟或将多能级系统简化为两能级系统。然而，这些方法不能全面描述实验中的复杂现象。因此，找到合适的参考系（或基向量）可以大大简化问题。

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。这是可能的，因为他们的Floquet工程的有效模型可以通过调整这些参数来实现任何所需的等效模型。

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一些新颖的奇偶效应,在实验中已经被观察到。

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。科研人员可通过测量太空飞机的状态,无损的测出量子状态。

这一理论建议具有重要的应用，因为本研究中讨论的多能级系统几乎存在于所有其他物理系统中，包括原子，离子和超导量子比特。

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。

（编辑：汽车网）

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