离子阱处理器上的自旋链量子通信

远距离量子比特之间的高效通信是扩展量子处理器的核心挑战之一。尽管工程化自旋链协议在理论上已被广泛研究,其实验实现仍相对有限。在此,我们通过IonQ的Forte 1/Forte Enterprise 1离子阱量子处理器上的数字模拟自旋哈密顿量,实验性地实现了工程化量子通信协议。结合精确数值模拟与量子硬件实验,我们对均匀最近邻和工程化耦合分布进行了基准测试,并证明工程化相互作用显著提高了量子态转移的保真度。我们进一步表明,利用自旋哈密顿量的交换结构可以实现并行Trotter分解,该分解能更忠实地再现目标动力学,同时大幅降低电路深度和执行时间,相比传统的顺序实现。我们的结果表明,可编程量子处理器可以有效实现并高效执行量子通信协议,使基于哈密顿量的量子通信更接近实用量子技术。