量子科技中心_量科网

量子最优控制对于设计高保真度的量子操作至关重要，但计算需求往往限制了其在真实量子设备中的应用。该研究团队采用了一种计算框架，通过对开放量子系统动力学模拟进行低秩近似，在保持预测精度的同时显著降低了计算成本。其核心发现是：大多数量子操作协议在执行过程中会将系统维持在近乎纯态，这使得密度矩阵可以用秩-M矩阵高效表示（其中M≪N，N为希尔伯特空间维度），从而在不牺牲精度的情况下实现显著加速。 研究人员在希尔伯特空间维度N=2000的超导量子比特-谐振器-滤波器模型中，对transmon量子比特的色散读取优化进行了基准测试。仅使用M=20时，相较于完整主方程积分实现了81倍的加速，同时准确复现了所有相关可观测量。通过将低秩近似与紧凑脉冲参数化及无梯度优化相结合，该工作获得了40纳秒读取脉冲方案下εa≈1.2×10^-3的先进读取分配错误率，整个过程仅需在笔记本电脑上运行且无需依赖旋转波近似。 该方法广泛适用于大多数量子控制协议，包括量子门操作、态制备和快速重置操作。这为量子最优控制提供了强大工具，使得精确的大规模设备优化能以更少的计算资源实现，推动了可扩展量子技术的发展进程。