量子比特动力学中的等概率模型:基于IBM量子平台的时间依赖性相位控制演示

高效量子控制是推动量子技术(从计算到传感及通信领域)发展的基石。传统量子控制方法如最优控制和逆向工程,通常采用脉冲振幅与频率整形作为调控手段,但这些方法设计的脉冲波形往往难以甚至无法实现。为此,该研究团队提出了量子比特动力学模型的“等概率类”概念——不同时变脉冲振幅与频率组合可产生相同的跃迁概率分布(尽管达到该概率的具体演化路径不同)。这种创新方法引入了额外的自由度,使量子比特控制更具灵活性,因为某些模型更易于实验实现。 研究人员以著名的Landau-Majorana-Stückelberg-Zener(LMSZ)和Allen-Eberly-Hioe(AEH)模型族为例,构建了系列等概率模型。在IBM量子处理器上的实验中,该团队采用驱动场的时变相位替代该平台难以实现的频率(即失谐)调控,通过相位函数的时间导数模拟可变失谐效应,从而避免直接失谐控制。这种基于时变相位控制的等概率模型实验验证表明:这种稳健且易操作的方法为实现高保真量子操作提供了新途径,为多种应用场景中可扩展的量子控制技术奠定了基础。

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