量子计算机的发展受到了这样一种想法的刺激,即在解决计算任务时实现比基于传统原理的机器高得多的速度,并且与密码学(Shor,1994)、搜索(Grover,1996)、优化(Farhi 等人,2014)、量子系统模拟(Lloyd,1996)和求解大型线性方程组(Harrow 等人,2009)等问题相关。现有的量子计算设备原型使用各种物理平台来实现量子计算协议,例如超导电路(Arute 等,2019 年;Wu 等,2021 年)、半导体量子点(Xue 等,2022 年;Madzik 等,2022 年;Noiri 等,2022 年)、光学系统(Zhong 等,2020 年;Madsen 等,2022 年)、中性原子(Ebadi 等,2021 年;Scholl 等,2021 年;Henriet 等,2020 年;Graham 等,2022 年)和捕获离子(Zhang 等,2017 年;Blatt and Roos,2012 年;Hempel 等,2018 年)。尽管有几项实验报告称在解决采样问题方面取得了量子优势(Arute 等人,2019 年;Wu 等人,2021 年;Zhong 等人,2020 年),但现有一代量子计算机的计算能力有限。这些限制与以下事实有关:为了解决实际相关的计算问题,必须将设备相对于所用信息载体数量(例如,量子比特,它们是经典比特的量子对应物)的可扩展性与对量子比特的高质量操作相结合
摘要 动态解耦技术是一种多功能工具,可用于设计具有定制特性的量子态。在捕获离子中,通过射频场修饰的嵌套连续动态解耦 (CDD) 层可以抵消主要的磁移和电移,从而提供电子态的极长相干时间。利用这种增强功能进行频率计量、量子模拟或量子计算,提出了将解耦与激光离子相互作用相结合以对捕获离子的电子和运动状态进行量子控制的挑战。最终,这将需要在修饰解耦状态的量子比特上运行量子门。我们在此提供捕获离子中嵌套 CDD 的紧凑表示,并将其应用于电子 S 和 D 状态以及光学四极跃迁。我们的处理提供了所有有效的跃迁频率和 Rabi 速率,以及这些跃迁的有效选择规则。在此基础上,我们讨论了结合 CDD 和 Mølmer-Sørensen 门的可能性。
摘要:我们研究了动态解耦技术在可公开访问的 IBM 量子计算机 (IBMQ) 上的当前有效性。该技术也称为 bang-bang 解耦或动态对称化,包括应用脉冲序列,通过对称化量子比特与环境的相互作用来保护量子比特免于退相干。该领域的研究者研究了具有不同对称性的序列,并在通常考虑单量子比特状态的 IBMQ 设备上进行了测试。我们表明,最简单的通用序列对于在 IBMQ 设备上保存双量子比特状态很有用。为此,我们考虑了单量子比特和双量子比特状态的集合。结果表明,使用可用 IBMQ 脉冲的简单动态解耦方法不足以在没有进一步关注的情况下保护一般的单量子比特状态。尽管如此,该技术对贝尔态是有益的。这鼓励我们研究逻辑量子比特编码,例如 {| 0 ⟩ L ≡| 01 ⟩ , | 1 ⟩ L ≡| 10 ⟩} ,其中量子态的形式为 | ψ ab ⟩ = a | 0 ⟩ L + b | 1 ⟩ L 。因此,我们探索了具有大量两量子比特 | ψ ab ⟩ 状态的动态解耦的有效性,其中 a 和 b 是实数振幅。据此,我们还确定 | ψ ab ⟩ 状态最能从这种动态解耦方法中受益,并减缓了其生存概率的衰减。