在退相干条件下使用幅度与频率受限脉冲的自旋 qudit 最优控制

量子最优控制理论(QOCT)可用于设计在量子装置上实现操作的电磁脉冲波形。通过使用非平凡的整形波形,可以显著加快门操作速度,使其快于通过拼接单色脉冲构建的门操作。最近,我们将该技术应用于以薛定谔方程建模的分子自旋 qudit 的控制,并证明其能够加速操作,有助于缓解退相干效应[Phys. Rev. Appl. 17, 064028 (2022)]。然而,较短的门时间会导致最优脉冲幅度较大,可能超出实验可达范围。对幅度施加约束不可避免地导致操作时间延长,此时退相干效应便不可忽略。在本文中,我们研究如何通过在 Lindblad 方程之上应用 QOCT 来改进该流程,从而在优化过程中即考虑退相干来设计控制脉冲。此外,我们引入一种能够对信号的最大幅度和频率施加约束的公式化方法,这些正是波形发生器的典型限制。我们所获得的脉冲在多种目标门和持续时间下,均能持续提升相较于薛定谔方程所得脉冲的操作保真度,展示了我们方法的灵活性与鲁棒性。自旋相干时间 $T_{2}$ 越短,改进效果越显著。