从开放系统视角看通道受限的马尔可夫量子扩散模型

该研究团队提出了一种通道约束马尔可夫量子扩散(CCMQD)模型,通过将生成过程严格构建在开放量子系统动力学框架内来制备量子态。该模型利用量子主方程将前向扩散过程解释为自然退相干,而逆向去噪过程则通过学习逆量子通道实现。其核心创新在于完整的通道约束框架:将扩散与去噪步骤建模为由Kraus算符定义的量子通道,通过在Stiefel流形上的优化确保其物理有效性,并引入量身定制的训练策略与损失函数来利用这种约束结构实现高保真态重构。 在单量子比特至7比特纠缠态系统上的实验验证表明,该方法能实现高保真态生成——在随机噪声与去极化噪声条件下均获得超过0.998的保真度。该工作证实量子扩散可表征为可控马尔可夫演化,表明环境相互作用不仅能引发退相干,还可被有效利用以实现高保真量子态合成。
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提交arXiv: 2025-11-15 13:52

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