量子信息的鲁棒控制

量子系统控制中的错误可分为幺正、退相干与非相干三类。幺正错误是系统性的,导致密度矩阵与期望者相差一个幺正操作。退相干错误对应于一般完全正超算符,只能用量子纠错等方法纠正。非相干错误平均上也可用完全正超算符描述,但可通过施加局部幺正操作将其“重聚焦”来纠正。它们源于系统哈密顿量中可复现的空间或时间变化,故关于变化的信息编码于系统时空态中并可用于纠正。本文使用液态核磁(NMR)演示此类重聚焦效应可直接构建于控制场中,其中非相干性来自量化静磁场及射频控制场自身的空间不均匀性。进一步利用微扰论表明,完全正超算符的本征值谱呈现出包含哈密顿量底层分布信息的特点展宽。