量子科技中心_量科网

在多体系统中工程和控制量子态的能力是量子信息科学中的一个核心挑战。对于一个由 \(N\) 个量子比特组成的寄存器，完整希尔伯特空间的维度呈指数级增长，达到 \(2^N\)，这使得在不利用结构或对称性的情况下进行通用态制备和控制变得不可行。一个特别重要且具有物理动机的限制是完全对称子空间，该子空间由迪克态张成，这些态是集体自旋 \(J=N/2\) 的同时本征态。在二维镊子阵列中通过电偶极子相互作用的里德伯原子系综，为实现此类控制提供了一个有前景的平台。然而，偶极-偶极相互作用的有限范围给生成和控制迪克流形带来了挑战，因为哈密顿量会导致计算子空间内的泄漏。为应对这种泄漏，该团队根据新开发的“不可约表示蒸馏”（IRD）方法，在截断的希尔伯特空间上执行量子最优控制算法，该方法仅使用线性规模的希尔伯特维度，即可捕捉对称子空间与泄漏误差空间耦合的过程。该团队在几乎没有或完全没有局部寻址的控制方案上实施梯度上升脉冲工程（GrAPE），以生成如格林伯格-霍恩-蔡林格态、迪克态和极值量子态等资源丰富态。该团队对每种 IRD-GrAPE 方案的量子速度极限（QSL）进行基准测试，并在小系统尺寸上精确测试脉冲保真度，同时利用高阶 IRD 在更大系统上预测保真度。