使用驱动的二量子比特和三量子比特自旋链实现巴伦科门

该研究团队提出了一种利用短程驱动自旋链实现Barenco型多量子比特控制门的协议。基于末端自旋存在横向驱动的伊辛相互作用,研究人员构建了一个可实现Barenco门V₂(φ,ω,ϕ)(特别是CNOT门)的有效双量子比特哈密顿量时间演化系统。随后将该架构嵌入三量子比特XXZ链中,实现了包含Toffoli门特例的三量子比特Barenco门V₃(φ,ω,ϕ)。该推导过程完全解析:通过执行一系列幺正变换、识别解耦子空间,并应用旋转波近似来获得简洁的有效哈密顿量。研究团队给出了耦合强度与驱动参数的显式条件,提供了各相关子空间中时间演化算符的闭式表达式,并利用算符保真度对实现质量进行了表征。数值模拟表明,该协议在广泛参数范围内均能实现高保真度,证明了其在自旋链平台上进行量子信息处理的鲁棒性和适用性。

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提交arXiv: 2026-03-02 20:56

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