多能级量子态演化的高保真追踪

本文提出量子层析方法，该方法允许我们以高精度追踪各种维度希尔伯特空间中多能级量子系统（qudit）的演化。所开发的量子控制算法基于洛伦兹变换群的旋量表示的使用。在最简单的一个量子比特态情况下，结果表明，除了 Bloch 球上的三维旋转外，还可以引入四维洛伦兹伪旋转，类似于狭义相对论的变换。我们表明，通过弱扰动自适应量子测量的反馈能够提供量子系统的高精度控制，同时仅对初始量子态引入微弱扰动。结果表明，连同通过弱扰动对量子系统的控制一起，所开发的用于控制量子系统态演化的算法可以是超高效的，提供比任何标准 POVM（正算子值测度）协议更高的测量精度。研究结果对开发量子态和量子操作控制的最优自适应方法具有重要意义。所获结果对开发量子信息技术的高精度控制方法至关重要。