用于飞行量子比特整形的量子最优控制理论

由行进光子携带的飞行量子比特的控制在量子网络中无处不在。除了其逻辑状态外，飞行量子比特的形状也必须经过裁剪，以实现高效的信息传输。在本文中，我们将量子最优控制理论引入飞行量子比特的整形中。基于我们先前工作中建立的飞行量子比特控制模型，我们在发射器和耦合器的实际约束下，设计了用于生成整形飞行量子比特的目标泛函。采用梯度下降算法的数值模拟表明，优化后的控制能够有效缓解由这些非理想性引起的不期望的能级泄漏和光子泄漏。值得注意的是，虽然相干控制在固定耦合器下提供的整形能力有限，但当其与具有受限可调性的可调耦合器结合使用时，可以显著增强整形性能。所提出的最优控制框架为使用现实量子器件实现对飞行量子比特的高质量控制提供了一种系统的方法。