Jaynes-Cummings模型中退相干与量子速度极限对量子门保真度的竞争

量子计算机由外部驱动场（如激光、微波或传输线）操控，这些场在多量子比特寄存器上执行逻辑操作，使系统处于纯态。然而，驱动场与逻辑系统可能以如下方式关联：在迹去驱动场自由度后，输出态将不再纯。先前工作指出，由此产生的误差随驱动能量反比缩放，从而对量子计算的能量效率施加了限制。在本研究中，聚焦于Jaynes-Cummings模型，我们展示了同一标度律如何被视为两种竞争现象的后果：随时间的纠缠诱导误差，以及由量子速度极限施加的计算最小时间。这一证据得以呈现，是通过在任何时刻借助与逻辑量子比特密度算符相关的谱半径来量化计算误差。此外，我们还证明，为在选定保真度下达到给定目标态，执行逻辑量子比特的单一受驱演化比将计算拆分为由专用脉冲分别操作的子例程在能量上更高效。