借助弱测量和环境辅助测量的N量子比特状态退相干抑制

摘要：

退相干抑制是量子系统控制中一项重要的控制任务.受到经典控制理论中的前馈控制的启发,本文借助弱测量和环境辅助测量提出一种新的退相干抑制方案,并将其推广到一般的N量子比特情形.所提方案的核心思想是:在退相干通道前,借助弱测量算符和前馈控制算符将量子比特转移到一个对环境噪声更鲁棒的状态上;在退相干通道中,对与被保护的量子比特耦合的环境进行测量;在退相干通道后,再借助相应的反转算符恢复初始状态.所提方案适用于具有至少一个可逆的Kraus算符的任意退相干通道下的量子状态保护.假设所考虑的振幅阻尼或相位阻尼退相干通道的特性是完全已知的,那么所提方案即便是在重阻尼情况下也能取得100％的保真度,这是所提方案的最大优势.以2量子比特纠缠态的并发度增强和噪声环境下量子隐形传态的保真度提高为例设计了两组数值仿真实验,推导了性能指标的解析表达式,并通过与无保护方案对比凸显出所提方案的优越性.

关键词：退相干抑制、量子前馈控制、弱测量、环境辅助测量

所属期刊栏目：71

分类号：O431.2;TP202;TN929.11

资助基金：国家自然科学基金;资助的课题

在线出版日期：2023-02-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：33-46