守恒律导致的量子非门物理实现的量子极限

在最近的研究中发现，守恒律通常会导致量子计算的精度限制。利用噪声算符与守恒量之间的对易关系，或利用最近开发的用于一般测量中噪声 - 扰动权衡的普适不确定性原理，已经获得了各种逻辑操作的误差概率下界。然而，从这些方法中尚未获得实现量子非门 (NOT gate) 的精度极限问题的解。在此，我们基于分析所考虑实现下的输出态与理想门输出态之间的迹距离，为该问题开发了一种新方法。利用正交多项式的数学工具，我们在计算量子比特与控制系统的总角动量沿用于编码计算基的方向守恒的条件下，获得了以控制系统中量子比特数量表示的实现量子非门的误差概率的一般下界。结果表明，该下界比人们从先前结果中预期的更为严格。预计新方法将为守恒律下各类量子计算的物理实现提供更准确的估计，并有助于解决可编程量子处理器精度等相关问题。