量子科技中心_量科网

在实际硬件上执行的量子门操作不可避免地会受到环境噪声的影响。虽然量子态提纯能有效提纯静态量子资源，但量子算法的动态执行需要采用更高阶的方法来消除操作本身产生的误差。本工作研究了酉提纯技术——即利用量子高阶操作来部分恢复被已知噪声模型污染的未知酉算符的理想作用。针对典型的退极化噪声，我们首先揭示了一个基础性操作障碍：证明在不定因果序框架内，不存在任何非平凡的2槽高阶操作能普遍提纯单量子比特酉算符集合。为突破这一严格限制，我们证实3槽架构是实现非平凡普适提纯的最小方案。通过理论推导，我们给出了3槽体系下的最优平均保真度，证明其通过系统性地利用辅助量子比特作为量子存储器吸收误差，严格超越了平庸策略。此外，我们还为该最优高阶操作提供了具体的量子电路实现方案。这些成果为从含噪量子门中蒸馏纯净操作确立了严格的理论边界，为鲁棒性门设计提供了直接的架构洞见。