针对离子阱中双量子比特门的闭环控制
基于囚禁离子的先进双量子比特门采用开环控制,该方法依赖简化模型来预计算控制序列。该团队的目标是为双量子比特门引入闭环控制,以在门操作过程中实时纠正发生的干扰。研究团队在线性离子阱量子逻辑处理所用的离子链中引入一个旁观离子,该离子通过集体运动模式与其他离子耦合。通过驱动偶极跃迁并检测产生的荧光,持续监测旁观离子的位置。研究表明,在线性保罗阱实现中引入旁观离子是可行的,且有望将双量子比特门的贝尔态制备不保真度降低一个数量级,而位置监测的有害效应与系统中即使没有旁观离子时存在的热效应相比可以忽略不计。在数学上,该工作通过一个随机量子主方程描述包含旁观离子的受驱离子阱动力学,该方程涉及振幅调制多模运动耦合门、运动漂移、热效应、光子散射反冲、自发衰变和光频移。该团队的实时控制方法采用强化学习,其奖励函数基于旁观离子的实际几何相位。该方法的一个关键优势在于引入了一种控制方法,能够在阱内实时“学习”并纠正发生的干扰,从而实现高保真度门操作。由于控制系统中参数漂移较小,该团队的方案将在降低校准开销的同时显著提高双量子比特门保真度。

