郭领阵副莳植在玻色码量子信息推敲鸿沟获取焦躁阐明现代激情

      最近，天津大学理学院量子交叉推敲中心的郭领阵副莳植与德国马克斯·普朗克光学推敲所的维托里奥·皮亚诺（Vittorio Peano）推敲员互助，完成了题为“Engineering arbitrary Hamiltonians in phase space”的推敲责任，发表于外洋知名物理期刊《Physical Review Letters》[1]。他们建议了一种在周期启动振子的弗洛凯（Floquet）相空间中合成大肆哈密顿量的次第，并愚弄于高效地制备大肆非经典光或电磁场口头，以用于量子信息的编码和打算，为已毕容错性的何况纯粹硬件资源的玻色码量子打算迈出了焦躁的一步。郭领阵副莳植为该责任的单独第一作家兼单独通信作家，天津大学为排序第一的完成单元。

推敲布景

      量子打算机迈向现实的瓶颈是量子纠错，但常常用二能级量子比特编码的纠错有规划需要破费大齐的硬件和打算资源，于是东谈主们建议了用玻色体系的非经典态来进行编码量子信息的有规划[2]。但何如高效生成和扫尾玻色码态仍然是一个挑战，推敲东谈主员一直在寻找新的次第来生成和扫尾这些态。比较较于通过一系列复杂的量子门操作来制备玻色码态的主动有规划[3]，通过调控系统哈密顿量自身平直制备码态的被迫有规划正在受越来越多推敲者的爱重，其基本想想是使辩论玻色码态成为合成哈密顿量的本征态或“基态”。关联词，之前的推敲齐是针对特定的玻色码态制备，深奥制备大肆玻色码态的通用有规划，主要问题是莫得在相空间生成一般哈密顿量的次第。

推敲实际

      这项推敲中，郭领阵副莳植与互助者建议了一种在周期启动振子的弗洛凯相空间中构建大肆哈密顿量的通用有规划。他们率先建议了一种新的非互易傅立叶变换时候，并基于此时候开发了辩论哈密顿量与实空间中周期性启动势之间的关系，得出了在实空间中生成新式哈密顿量的启动势的倡导抒发式，举例旋转晶格、强横规模井和莫尔晶格。同期建议把实空间启动势理解成一系列的波矢重量类似，用含有约瑟夫森结的超导量子电路或者冷原子光晶格等实验平台上已毕。图1展示了具有三重旋转对称性的辩论哈密顿量以及何如调控启动势在实空间中的演化。

图1. （a）相空间辩论哈密顿量；（b）实空间启动势随时间的变化；（c）启动势各波矢重量振幅随时间的变化；（d）启动势各波矢重量相位随时间的变化。

      著作进一步蚁集最近其他学者建议的“adiabatic ramp”次第[4]，用数值模拟展示了高效地制备多重对称性的标准薛定谔猫态的具体流程，并通过推敲制备态的保真度在光子耗散、退议论等噪声环境下的演化，确认了该制备有规划的可靠性。图2中的图表和动画展示了玻色码态在所有这个词制备流程中的演化以及保真度随时间的变化。

图2. （左）上图是玻态码态在制备流程中不同期刻的相空间准概率漫步，下图是保真度随时间的变化；（右）动画展示了玻色码态在所有这个词制备流程中的演化。

推敲料想

      这项推敲的翻新点在于建议了一种新的基于非互易傅立叶变换时候来生成和扫尾玻色码态的次第。比较较于大多数通过数值优化的有规划，这个次第好像平直给出了启动场的倡导表述式，从而不错精准地操控弗洛凯量子系统的含时演化，高效地制备出辩论玻色码态。这项推敲不仅为量子打算和量子信息处治提供了新的想路，关于潜入相识周期启动量子体系的当作和性质也有匡助。

参考文件： 

[1] Lingzhen Guo and Vittorio Peano， Phys. Rev. Lett. 132， 023602 (2024).  

[2] Weizhou Cai， Yuwei Ma， Weiting Wang， Chang-Ling Zou， Luyan Sun， Fundamental Research 1(1)， 50 (2021).

[3] S. Krastanov， V. Albert， C. Shen， C.-L. Zou， R. Heeres， B. Vlastakis， R. Schoelkopf， and L. Jiang， Phys. Rev. A 92， 040303(R) (2015). 

[4] Xanda C. Kolesnikow， Raditya Weda Bomantara， Andrew C. Doherty现代激情， Arne L. Grimsmo， arXiv:2303.03541

• 腹式
• 现代激情
• 量子
• 玻色码
• 郭领阵