量子科技中心_量科网

在量子计算机上实现具有分数电荷和内禀拓扑序的分数量子霍尔态，是凝聚态物理与量子信息科学交叉领域的一项核心挑战。当前方法可分为两类：一类基于复杂母哈密顿量的（准）绝热演化以生成目标态，另一类采用基于量子电路的直接态制备方法，但后者仅限于薄圆柱或环面极限附近的有效一维系统。该团队提出了一种基于直接量子电路构建的互补方案，适用于任意几何结构。具体而言，该工作提出了一种在球面几何上精确制备 \(ν=1/3\) 拉夫林态的方法，并证明与变分量子电路方法相比，该方法显著减少了所需的两量子比特门数量和电路深度。此外，研究人员采用最优控制技术，为超导和里德伯原子平台设计了控制脉冲，确定了实验上可行的态制备方案。该研究结果为在含噪中等规模量子器件和容错量子器件上实现通用分数量子霍尔态提供了一条高效且与硬件相关的路径。