量子科技中心_量科网

有限时间量子热机的可靠运行从根本上受到控制缺陷的限制，这些缺陷会导致非绝热相位累积和量子摩擦，从而降低热力学循环的稳定性。传统监测依赖于瞬时循环功等能量可观测指标，但在有限时间驱动下，这些量会呈现剧烈波动，使得不依赖大量统计平均的单次故障检测难以实现。本文采用基于拓扑数据分析（TDA）的方法，建立了一个非侵入式纯几何框架，用于诊断有限时间量子奥托发动机的控制失效。该研究团队通过弱测量构建时间延迟嵌入，并将动力学映射到持续同调图。基于Wasserstein距离和Bottleneck距离定义的标量质量指数，可追踪控制性能退化并预测循环故障。通过持久性图像和轮廓对拓扑结构进行编码，该方法能在不同噪声场景下实现高度鲁棒的运行退化分类。研究人员将TDA方法（拓扑发动机监测器TEM）与标准多特征统计基线（谱统计监测器SSM）在逐步接近现实的噪声环境中进行对比测试，测试范围从全局时序抖动到相关绝热噪声及相干性注入。研究发现，当噪声呈现更局域化和现实特征时，传统SSM方法性能下降，而TEM仍保持稳健性。最后，像素级皮尔逊相关性分析表明，该方法能捕捉量子摩擦的微观特征。该成果揭示了基于拓扑的诊断技术在非理想量子热力学设备中的应用潜力。