仅用 z 场控制的绝热快速通道共振捷径

在这项工作中，我们为量子比特推导了新颖的超快绝热快速通道捷径，其中唯一的控制变量是纵向 z 场，而横向 x 场保持恒定。这种限制性框架与量子计算中的一些重要任务相关，例如，高保真度受控相位门的设计可映射为此类量子比特的绝热量子控制。我们在绝热参考系中并使用适当重标度的时间研究此问题，将总场极角（相对于重标度时间）的导数作为控制输入。我们首先证明，恒定的脉冲仅在特定时刻才能实现完美的绝热快速通道，这对应于绝热捷径的共振情况。接着我们证明，通过使用具有适当特征（振幅、时序和脉冲数量）的“开-关-开-...-开-关-开”脉冲序列，对于每个大于极限 π/Ω 的持续时间（其中 Ω 是恒定的横向 x 场），都可以获得完美的保真度。我们提供了可计算这些特征的方程。所提出的广义共振捷径方法利用了重标度时间下复合脉冲的优势，而相应的控制 z 场在原始时间中连续且单调变化。当然，随着总持续时间接近下限，控制信号的变化会变得更加突然。这些结果不仅限于量子信息处理应用，还有望影响其他使用绝热快速通道的领域。