基于qudit的量子加法器中噪声与带宽化的权衡

基于量子傅里叶变换的量子加法可作为量子电路的重要组成部分，并被证明比现有经典行波进位加法器更高效。我们的研究包括确定任意维度量子加法器所需的量子资源，及其在电路受局域噪声作用且允许有限数量受控旋转操作（称为带宽化（banding）的过程）时的性能指标之间的关系。我们解析证明了为实现所需输出与不完美输出间保真度任意缺陷所需的受控旋转门数量的上界。当环境与单个qudit相互作用时，我们建立了量子相干性与输出保真度之间的联系。有趣的是，我们证明当在噪声存在下采用带宽化时，恒定深度的近似电路优于具有更多受控旋转的电路，确立了近似量子加法器与噪声强度间的互补关系。我们展示利用磁场制备初始态并使其按一维自旋链演化特定时间，可作为一种在多体系统中实现量子加法电路的潜在技术。