近日，我院量子信息与量子模拟理论组在动力学解耦研究方面取得新进展，相关成果以“Floquet dynamical decoupling at zero bias”为题，发表在国际知名物理类期刊《Physical Review B》上。论文第一作者和通讯作者均为我院徐鹏研究员。

对于一个量子系统，由于其不可避免地受到环境影响，从而导致系统相干时间有限，寿命有限等问题。继而会导致量子门保真度、纠缠态保真度下降等一系列有损量子计算、量子通信和量子精密测量的现象。其中量子系统由于受到电磁场噪声影响导致退相干这一现象通常在系统和环境耦合通道中具有最短时间尺度，所以延长量子系统相干时间是理论和实验上首要解决的问题。

动力学解耦技术是目前延长系统相干时间最主要的手段。这种方法首先由Hahn在1950年提出，称为自旋回波(spin echo)，如图1（a）所示，进而被发展为多种形式、对称性更高的脉冲解耦方案，比如CPMG、PDD、CDD、CUDD等。然而这种解耦方法需要控制场功率较大以及很大的偏置磁场。为了克服这个问题，提出了一系列利用连续控制场动力学解耦的方法，如图1（b）所示。然而连续控制场解耦方案中依然需要很大的偏置磁场。我们最近提出了一种不需要偏置磁场的Floquet动力学解耦方法，如图1（c）所示。

文章中我们不仅严格解析推导了将系统和环境解耦的条件，而且数值计算了两种不同的体系：玻色-爱因斯坦凝聚体中的经典噪声，如图2左列所示；量子点中的量子噪声，如图2右列所示。解析和数值计算结果都表明，Floquet动力学解耦方法能够同时将环境噪声的0阶和1阶与系统解耦，极大地延长了体系的相干时间。为低成本和便携性解耦设备的发展提供了潜在的方案。

图1. (a)离散动力学解耦示意图(b)连续动力学解耦示意图(c) Floquet动力学解耦示意图

图2.玻色-爱因斯坦凝聚体中经典噪声的压制和量子点体系中量子噪声的压制。

论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.108.174310

该工作得到中国国家自然科学基金的支持。