原子芯片上用于量子撤销操作的最优时间反演的实验实现
量子物理
2022-12-20 v1 量子气体
摘要
我们报道了利用 dCRAB 最优控制算法实现时间反演过程以执行量子撤销操作，该操作可应用于从量子计算到量子通信的量子技术场景。借助撤销指令，确实可以将最后执行的操作进行时间反演，从而完美恢复至外部用户可任选任意新操作施加的状态。此外，通过进一步推广此概念，撤销指令还可实现对过去任意时刻量子操作的反演。在此，得益于最优时间反演例程，上述所有功能均在原子芯片上实现的、由基态非相互作用 Rb 原子构成的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的五重 F=2 Hilbert 空间上进行了实验实现。具体而言，每个时间反演变换通过设计最优调制的射频场获得，在任何所执行的测试中平均达到约 92% 的精度。实验结果辅以基于 Loschmidt 回波的热力学解释。我们的发现有望促进在比此处所考虑的五能级系统结构更复杂的、基于门的量子计算真实场景中时间反演操作的实现。
引用
@article{arxiv.2206.02746,
title = {Experimental realization of optimal time-reversal on an atom chip for quantum undo operations},
author = {Ivana Mastroserio and Stefano Gherardini and Cosimo Lovecchio and Tommaso Calarco and Simone Montangero and Francesco Saverio Cataliotti and Filippo Caruso},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.02746},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 8 figures