量子科技中心_量科网

该研究团队推导出一个在存在建模与非建模不确定性情况下的相干量子控制通用性能极限。对于任何在无误差情况下可实现的目标幺正矩阵W，研究人员证明最坏情况（及平均）门保真度服从下界F≥Flb(TΩbnd)，其中T为门操作时长，Ωbnd是一个综合所有有界不确定性源的类频率度量指标——包括相干控制缺陷、未知耦合及残余环境相互作用，且无需假设初始可分解的系统-浴状态或完全正映射。该界限通过将相互作用绘景平均法与贝尔曼-格朗沃尔不等式结合获得，适用于任何有限范数哈密顿量分解，因此同等适用于量子比特、多能级量子点及辅助辅助操作。由于Flb仅取决于无量纲乘积TΩbnd，它产生了一个设备无关的度量标准，可验证给定硬件平台是否原则上能达到特定容错阈值，同时也为鲁棒控制综合与系统辨识设定了量化目标。 该工作将理论转化为双目标优化问题：同时最小化标称失真度与时间平均误差生成器。作为示例，研究人员考察了受未知σz系统-浴耦合影响的单量子比特Hadamard门，通过五段脉冲分段恒控制实现了10−7的标称误差，同时几乎完全消除平均扰动。蒙特卡洛模拟证实所有观测到的失真度均低于预测的Flb曲线，且在相关区间1−F≲10−4内该界限严密度维持在一个数量级范围内。这些成果为实验表征提供了可证伪的基准，同时为兼容可扩展量子信息处理的误差预算开辟了路径。