单量子比特门的过渡感知分解

基于d能级量子系统(即量子dit)的量子计算,相比量子比特具有更丰富计算空间的优势。然而,任意量子dit硬件平台面临的共性问题在于:通用量子dit操作必须分解为适应能级间跃迁的本征操作脉冲序列。由于特定选择规则的存在,量子dit的各能级间通常并非简单全连通。更重要的是,脉冲数量直接影响计算效率——每个脉冲既需要执行时间又会引入错误。本工作提出一种资源优化的分解算法,可将单量子dit操作转化为符合选择规则的脉冲序列。经算法优化后,任意单量子dit操作的脉冲数上限为d(d-1)/2,特定操作所需脉冲更少。研究团队以具有不同选择规则的囚禁离子(171Yb+、137Ba+、40Ca+、86Rb+)及超导量子dit为例进行了分解方案对比。虽然当前成果聚焦单量子dit操作,但该高效分解方法对实现双量子dit操作至关重要——后者可通过高效的单量子dit门与标准双量子比特门组合实现。
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提交arXiv: 2025-10-29 14:25

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