通过姆潘巴效应加速量子比特重置

被动量子比特重置是量子信息处理的关键基础操作,通过让量子比特通过自然耗散弛豫至基态来实现初始化,无需主动控制或反馈。然而,被动重置所需时间尺度远长于门操作和测量时间,成为算法执行的主要瓶颈。该研究团队证明,这一限制可通过利用姆潘巴效应(最初指高温系统比低温系统冷却更快的现象)来克服。聚焦于相干时间超过能量弛豫时间(T₂ > T₁)的体系,研究人员提出了一种基于双量子比特纠缠门的简单协议,将局域单量子比特相干性转化为快速衰减的全局双量子比特相干性。此举消除了其与最慢衰减的刘维尔模式的重叠,从而显著加速基态弛豫。对于实际参数,该协议可将重置时间较标准被动重置缩短达50%。团队分析了协议在非马尔可夫噪声、非完美相干控制和有限温度下的鲁棒性,发现加速重置现象在多种实际误差源中持续存在。最后,该工作在一台IQM超导量子处理器上实现了该协议的实验验证。研究结果表明,类姆潘巴加速弛豫效应可成为实现快速精确量子比特初始化的实用工具。

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提交arXiv: 2026-02-03 17:26

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