非微扰基于泄漏消除算子的量子控制脉冲设计:超越高频驱动区域

精确的量子脉冲设计是实现高精度量子控制的核心,而系统环境耦合引起的能级泄漏是限制控制精度的瓶颈。泄漏消除算符(LEO)方法在抑制从目标子空间到其他泄漏空间的泄漏方面非常有效。通过Feshbach PQ分割技术,该研究推导了高频驱动极限下的解析控制条件。然而,低频驱动在实验上更易实现,且驱动强度受基本物理界限约束。在这项工作中,该团队通过将LEO协议重构到非微扰的Floquet-Magnus框架中,克服了脉冲设计中的高频驱动极限。该工作将Magnus展开应用于Floquet动力学局域化,建立了一个适用于低频区域的广义最优控制形式体系。该研究证明,通过Feshbach PQ分割技术推导出的解析控制条件与零阶Magnus展开等价,而在低频驱动区域必须考虑高阶Magnus项。该工作通过两个实例验证了其非微扰框架:一维自旋链中近乎完美的量子态转移和两能级系统中的绝热加速,分别对应于时间无关和时间相关的系统哈密顿量。该团队的结果为在低频区域设计控制脉冲提供了有效途径,这有望应用于包括超导量子比特和离子阱在内的多种实验平台中的实际量子信息处理任务。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-29 06:47

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