一种以高成功概率反转量子比特演化的通用协议

维也纳量子光学和量子信息研究所(IQOQI)的研究人员最近设计了一种通用机制来反转量子比特的演化，而且成功概率很高。PhysicalReviewLetters中概述的该协议可以将任何目标量子比特传播回它在过去特定时间所处的状态。

该协议的引入建立在2020年发表的上一篇论文的基础上，同一个团队在该论文中提出了一系列可应用于不受控制的环境的时间转换协议。虽然其中一些协议很有前途，但在大多数测试场景中，发现它们成功的可能性太小。因此，在他们的新研究中，研究人员着手创建一种成功概率更高的替代方案。

“我们新开发的协议反转了量子比特的单一演化，”与BenjaminDive和MiguelNavascués一起进行这项研究的研究人员之一大卫·特里洛告诉Phys.org。“量子位(或量子位)是一种两级量子系统，充当量子计算机中使用的位的量子等价物。任何量子系统都有一些自然的时间演化，需要在设计物理时加以控制或至少考虑在内围绕它们进行处理(例如，在构建量子计算机时)。我们的协议采用一个量子位并输出相同的系统，但处于如果它及时向后进化时所处的状态。

Trillo和他的同事创建的协议是通用的，这意味着它可以应用于任何量子比特，而不管它的自然时间演化或使用协议时它处于什么状态。通用协议本质上是概率性的，这意味着它们不可能一直成功，而是有一定的成功概率。

在初步评估中，研究人员发现他们的通用量子倒带机制具有很高的成功概率，即1。从本质上讲，该协议的工作原理是在飞行路径的叠加上设置目标量子位，然后对其执行一系列量子操作.

“我们的协议适用于不受控制的系统，或者换句话说，我们不知道如何应用特定转换的量子位，”Trillo解释道。“它很酷的新功能是，无论何时失败，我们都可以纠正故障并将系统驱动到所需的状态。通过自适应地执行这些纠正，我们可以使成功的可能性尽可能高，但代价是增加协议的运行时间。”

Trillo和他的同事引入的新通用协议允许研究人员在不受控制的环境中倒带任何给定的量子比特，并且成功的可能性很高。虽然可以在受控环境中实现这一目标的协议已经存在，但解锁在不受控环境中将单个量子位传播到先前状态的能力可能会为研究开辟新的有价值的可能性。

“人们想知道我们可以将受控环境中的哪些其他现象转移到不受控制的环境中，”Trillo补充道。“理想情况下，我们希望将该协议推广到更高维度的系统。但这似乎非常具有挑战性，因为为此需要新的想法。我们也在研究提高原始论文中其他协议的成功概率，特别是交换协议。”

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