噪声消除量子反馈:非厄米动力学及其在量子态制备与魔态蒸馏中的应用

时间连续的量子测量技术通过一系列短暂且各自微弱的测量间隔,实现对量子系统的实时追踪。这种测量本质上具有侵入性,会对系统施加反向作用,使观察者能够基于随机测量结果更新其状态估计。反馈控制则涉及观察者根据接收到的连续测量信号进行的实时干预。该研究工作聚焦于扩散型量子轨迹,并专门研究旨在最小化动力学随机性的“噪声消除”类反馈协议。研究人员推导出此类反馈操作,证明在纯态、单位测量效率、零反馈延迟的理想化假设下,完美噪声消除反馈总是存在。 该团队通过有效非厄米哈密顿量生成的噪声消除动力学进行研究:尽管连续监测产生的非厄米哈密顿量通常描述罕见动力学(需通过昂贵后选择实现),但噪声消除反馈的使用在此产生了确定性发生的非厄米动力学。研究人员通过纠缠态制备与稳定的实例予以验证,继而阐明噪声消除技术在魔术态提纯协议中提高成功率的应用潜力。研究表明,在时间连续的5-1提纯协议中加入基于噪声消除的反馈后,能够提升多种输入错误情况下的成功提纯概率,并扩展协议有效的输入错误阈值。这些成果凸显了噪声消除反馈辅助协议在量子态制备与稳定任务中的卓越效能。

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