基于哈密顿量逆向设计的量子门

从演化算符出发的哈密顿量逆向设计（IEH）是一种实用的量子控制协议技术，在量子信息处理中具有潜在应用。本文引入一种执行IEH的特定协议，并展示如何利用该方案以最少的量子资源（如纠缠、两个以上量子比特间的相互作用或辅助量子比特）实现一组量子门。值得注意的是，以往实现此类门的协议需要三量子比特相互作用和/或辅助量子比特，而我们的协议仅需两量子比特相互作用且无需辅助量子比特。通过这种方法，我们可以获得一大类哈密顿量，用以实现量子计算所需的单量子比特和两量子比特门。最后，我们分析了该方案在幅度噪声相关系统误差下的性能，结果表明方案中引入的自由参数可用于增强协议对此类误差的鲁棒性。