基于硬件高效拟设的有限时域量子控制的变分代理方法

我们提出了一种基于硬件高效拟设的有限时域量子控制的变分量子框架。目标是在固定的时间范围内，通过最小化以态保真度定义的终端代价，将量子系统从给定的初始状态驱动到期望的目标状态。该方法不显式合成时变控制场或强制执行哈密顿量可达性约束，而是将控制目标重新表述为一个变分优化问题，其中硬件高效的参数化量子电路提供终端演化的代理参数化。该电路由单量子比特旋转和纠缠门的交替层组成，其参数使用经典例程进行优化以最小化终端不保真度。这种表述避免了对特定问题或物理启发的拟设的依赖，提供了一种与近期量子设备兼容的灵活且易于实现的方法。在多量子比特态转移基准上的数值实验证明了高保真态转移，同时突出了拟设表达能力、优化复杂性和相对于系统规模和电路深度的可扩展性之间的权衡。