通过 Mpemba 效应加速量子位复位

被动量子位复位是量子信息处理中的关键原语，通过自然耗散使量子位松弛到基态进行初始化，而无需主动控制或反馈。然而，被动复位的时间尺度远长于门操作和测量的时间尺度，成为算法执行的重要瓶颈。我们表明，可以通过利用 Mpemba 效应来克服这一限制——该效应最初指示热系统相对于较冷系统的更快冷却。我们关注于 coherence 时间超过能量松弛时间（$T_2 > T_1$）的范畴，提出一种基于单个纠缠双量子位门的简单协议，将局部单量子位相干性转换为快速衰减的全局双量子位相干性。这种做法将其与最慢衰减的 Liouvillian 模式的重叠性去除，从而实现对基态的显著加速松弛。对于现实参数，我们发现该协议可将复位时间缩短最高可达 $50\%$。我们分析了该协议在非马尔可夫噪声、准精确相干控制和有限温度下的鲁棒性，发现加速复位在广泛的现实误差源下仍然有效。最后，我们在 IQM 超导量子处理器上实现了该协议。我们的结果表明，Mpemba 式加速松弛可作为一种实际工具被用于快速且准确的量子位初始化。