具有相位循环动态解耦的可扩展量子误差抑制

在噪声中等规模量子(NISQ)时代,量子技术的实现受到量子比特退相干和控制误差的严重制约,这对实现量子优势构成了根本性挑战。动态解耦作为抑制退相干误差的通用技术手段,其对控制误差的敏感性使得非鲁棒序列(如UDD)难以实际应用,而鲁棒序列(如CPMG)会显著高估退相干时间。过去数十年间,这一高估问题尚未得到充分研究,导致众多量子比特平台报道的极长退相干时间看似合理却存疑。本研究提出的哈达玛相位循环方法,作为动态解耦中的非马尔可夫量子误差缓解方案,通过群结构设计等效系综量子电路的相位配置,有效消除错误动力学产生的电路输出,其复杂度随电路深度呈线性增长。将该方法应用于顺磁性分子中的固态电子自旋量子比特和金刚石氮空位中心,可精确获取退相干时间;在单个囚禁离子和超导transmon量子比特上的实验表明,该方法在动态解耦过程中能有效保持量子态保真度。这种可扩展的量子误差缓解与抑制技术的结合,将有力推动基于噪声量子比特和控制硬件的量子技术发展。
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提交arXiv: 2025-11-15 14:04

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