量子反馈控制中的保真度界限:理论及在 Dicke 态制备中的应用

在环境退相干存在的情况下,实现量子态制备的完美保真度通常是不可能的。虽然连续监测与反馈控制能够提高保真度,但在许多情形下完美的态制备仍然难以实现。受量子速度极限的启发,我们推导了在连续监测与反馈控制下稳态平均保真度的一个基本界限。该界限仅依赖于无条件 Lindblad 动力学、哈密顿量方差以及目标态。我们还将该界限推广到 Markovian 反馈策略的情形。随后,我们聚焦于在存在集体耗散与色散耦合的原子系综中制备 Dicke 态。通过对控制哈密顿量与监测策略施加额外约束,我们推导出更紧的保真度界限。最后,我们提出具体的控制策略,并利用强化学习对其进行验证。将它们的性能与我们的理论界限进行基准对比,凸显了这些界限在刻画量子反馈控制策略方面的相关性与实用性。