通过作用于单个量子比特控制具有各向异性XXZ海森堡相互作用的量子比特阵列

我们研究了各向异性$XXZ$海森堡自旋-1/2链，其中控制场作用于其中一个末端自旋，旨在探索相互作用量子比特阵列中的局域量子控制。本工作利用近期关于具有“常开”相互作用的自旋链局域可控性的李代数结果，我们确定了对应于量子门（如自旋翻转门(NOT)、受控非门(CNOT)和平方根交换门($\sqrt{\textrm{SWAP}}$)）最优保真度的分段常数控制脉冲。我们找到了根据模型各向异性参数$\Delta$实现不同量子门所需的最短时间，表明这些门时间中最短的出现在$\Delta$大于1的特定值处。为了研究量子比特阵列预期实验实现中可能存在的缺陷的影响，我们分析了所得门保真度结果对控制场振幅随机变化和脉冲有限上升时间的鲁棒性。最后，我们讨论了本研究对超导电荷量子比特阵列的启示。