用于完美态传输与远程纠缠生成的反演设计哈密顿量及其在超导量子比特中的应用

哈密顿逆向工程能够实现特定量子演化或目标态制备的协议设计。完美态传输(PST)和远程纠缠生成就是典型范例,它们作为量子信息处理中的关键基础操作。然而,传统方法获得的哈密顿量通常缺乏对噪声的鲁棒性。该研究团队借助逆向工程技术,从具有噪声抗扰性的能谱出发,构建了一类被称为穹顶模型的哈密顿量。数值模拟证实,该模型显著提升了系统抗噪声能力,并通过可调参数m改进了能级间距,形成了结构良好的哈密顿量——当m=0时退化为传统PST模型,而在大m值区域则简化为仅涉及两端量子比特的SWAP模型。针对可扩展性挑战,研究者提出级联策略,将长距离PST分解为多步连续传输过程。该工作特别适用于配备可调耦合器的超导量子比特平台,这种架构能实现快速灵活的哈密顿量调控,从而推动鲁棒性可扩展量子信息处理的实验研究进展。

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提交arXiv: 2025-10-15 14:16

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