面向泄漏免疫的准粒子量子态传递的庞特迈恩原理

标准的受激拉曼阿达米通道（STIRAP）协议可通过遵循暗态演化实现理想三能级系统中高保真量子态传递。然而，在实际系统中存在更多能级时，具有有限频谱选择性的控制脉冲会将三能级子空间与剩余子空间耦合，从而引入泄漏，从根本上限制了传递性能。本文采用多能级链模型的STIRAP，显式地包含该泄漏子空间。运用庞特迈恩最大原理，我们构建了一个以泄漏惩罚量子最优控制问题，控制脉冲受制于可实现的高斯脉冲族。我们推导了目标函数关于脉冲参数的显式梯度，实现了高效的低维优化，以抑制泄漏同时保持反直觉的STIRAP脉冲顺序。数值模拟表明，在超导 transmon 平台上，优化后的控制脉冲可显著提升目标态传递保真度，并对幅度误校准和频偏漂移具有增强的鲁棒性。