近乎最优的无时序自旋链反转方案

我们提出了一种无时序哈密顿量协议，用于实现由 $N$ 个自旋组成的链中量子比特顺序的反转。我们的协议具有易于实现的近邻横场伊辛模型哈密顿量，其耦合是无时序且非均匀的。在适当的归一化下，我们使用该协议实现态反转的速度比基于 SWAP 门的朴素方法快三倍，所需时间可与 Raussendorf [Phys. Rev. A 72, 052301 (2005)] 提出的需要动力学控制的协议相比拟。我们还利用关于哈密顿量纠缠容量的结果证明了态反转的下界，并表明我们的方案距最短可能时间仅差一个因子 $1.502(1+1/N)$。我们的下界适用于所有具有任意有限辅助空间以及局域操作和经典通信的近邻量子比特协议。最后，我们将该协议推广到用于态反转的无限族近邻、无时序哈密顿量协议。这包括具有近乎均匀耦合的链，其可能特别易于实验实现。