面向通用量子退相干环境的资源高效噪声谱分析

我们提出了一种基于重复弱测量的资源高效方法，用于直接测量导致量子比特相位退相干的通用量子环境的噪声谱。该弱测量由量子比特上的 Ramsey 干涉测量（Ramsey Interferometry Measurement, RIM）诱导，并在环境的自由演化期间周期性施加。我们证明，此类重复 RIM 的测量相关性近似对应于对噪声相关函数的直接采样，从而能够对环境进行直接噪声谱分析。与基于动力学解耦的噪声谱分析相比，该方法能够高效测量完整的噪声谱，且探测频率范围不受量子比特相干时间的限制。该方法也比相关谱分析更具资源效率，因为在相同探测精度下，若采样次数为 $N$，该方法总探测时间为 $O(N)$，而后者需要 $O(N^2)$。我们在玻色环境和自旋环境中对该方法进行了数值验证。