利用非高斯变分 ansatz 与量子最优控制实现快速量子态制备及环境动力学研究

我们将量子最优控制与基于非高斯态的变分 ansatz 相结合，用于量子多体态的快速非绝热制备。我们以自旋-玻色模型为例演示了该方法，并使用多极化子 ansatz 来制备近临界基态。对于单模，与线性（优化局部绝热）斜坡相比，我们分别实现了约 $\approx 60$（约 $\approx 20$）倍的不保真度降低；对于多模，与绝热线性斜坡相比，我们实现了高达约 $\approx 5$ 倍的不保真度降低。此外，我们表明典型控制量——即变分流形上的泄漏——仅对态的保真度提供了宽松的界限。相反，类比于矩阵乘积态的键维数，我们提出了一种基于极化子数目的受控收敛判据。最后，受囚禁离子中实现可能性的启发，我们研究了一个环境性质超越（次/超）欧姆耦合范式系统的动力学。我们将该 ansatz 应用于非微扰区中环境模的 out-of-time-order-correlator (OTOC) 研究。发现 scrambling 时间是一个鲁棒特征，仅弱依赖于环境与自旋之间耦合的细节。