41、固态量子比特退相干及相关效应研究

固态量子比特退相干及相关效应研究

1. 固态量子比特退相干现象

在对量子点自旋量子比特进行操作时，通过相干驱动光学跃迁实现Z门操作，其保真度与共振拉比能量 $\hbar\Omega$ 有关。模拟中采用了典型的砷化镓（GaAs）参数。研究发现，所展示的曲线具有峰值结构，即存在一个最佳的 $\Omega$ 值能使操作保真度最大化。这是由于声子和光子退相干通道的竞争依赖关系导致的。随着驱动强度增加，系统处于 $|T_h\rangle$ 态的时间减少，平均而言自发光子发射事件也减少。然而，较高的驱动会使声子谱密度函数增加，从而导致声子诱导的退相干速率上升。即使在温度 $T = 0$ 且参数优化的情况下，门操作过程中仍会有显著的保真度损失，因为光子和声子的影响无法同时消除。

2. 绝热门控策略

为了提高门保真度，可以采用避免填充 $|T_h\rangle$ 态或使门操作在声子谱密度超出截止频率的情况下运行的方法。绝热驱动系统的方法可以实现这两点。考虑一个更通用的三能级哈密顿量：
[H = \hbar\Omega(|1\rangle\langle T_h| + |T_h\rangle\langle 1|) + 2\hbar\Delta |T_h\rangle\langle T_h|]
其中 $2\Delta$ 是激光相对于光学跃迁的失谐量。其本征能量如图所示。在本征态图像中，动态门通过从 $|\Delta / \Omega| \gg 0$ 快速切换到 $\Delta = 0$ 来实现。在 $|\Delta / \Omega| \gg 0$ 条件下，$|0\rangle$ 和 $|1\rangle$ 是简并本征态，时间演化只是全局相位的简单积累；在 $\Delta =