第294章 苏黎世的雨（求订阅求月票）（2/2）
“乏善可陈。”
夏尔马的脸抽搐了一下，无奈地说道。
“看这里。”
夏尔马调出一张散点图，密密麻麻的红点分布在坐标轴上，“这是昨晚跑出来的随机基准测试（RadoizedBecharkig）结果。
“Clifford群的平均保真度是98.52%。
“看起来很高了，对吧？但是只要我们在哈密顿量里加入哪怕一点点非简谐项，相位误差就会像癌细胞一样扩散。
“理论验证过了，你的几何相位方案是可行的。但我们在实现上遇到了‘鬼打墙’。
“问题在哪？”林允宁接过图表，扫了一眼。
“波形控制。”
夏尔马指着示波器上一条略显圆润的曲线，“为了承载你的拓扑相位，我们需要在布洛赫球上画出一个完美的闭合回路。但为了防止高频泄漏到|2>态（第三能级），我们给控制脉冲加了高斯平滑（GasiaSoothig）。
“结果就是，平滑后的脉冲‘抹掉’了部分几何相位。
“如果我们把脉冲变尖锐，虽然相位对了，但频谱展宽会激活所有的高频噪声。
“这就像是两头堵，怎么做都是错。”
林允宁盯着屏幕。
夏尔马说得没错。这就是理论物理与实验物理的鸿沟。
在纸上，你可以画一个完美的台阶函数；但在电路里，电容和电感会把一切都变成曲线。
“不能用标准的高斯包络。”
林允宁放下图表，皱了皱眉头，“我们需要定制波形。每一个纳秒的电压幅度，都必须是计算出来的。”
“你是说最优控制理论（OptialCotrol）？”
夏尔马摇了摇头，语气中带着一丝怀疑，“我们试过GRAPE算法。但是我们的AWG（任意波形发生器）只有1GS/s的采样率，带宽不够。
“我们在电脑上算出的完美波形，输进去以后，经过线缆和滤波器的‘整容’，到量子比特那里就面目全非了。”
“那是硬件的传递函数问题。”
一直没说话的克莱尔突然开口了。
她把那件亮粉色的防风衣脱下来随手扔在椅背上，露出了里面的紧身的短T恤。
她走到AWG庞大的机柜前，看了看背后的接口，又看了看夏尔马电脑上的Matb界面。
“夏尔马教授，我能出个主意么？”
夏尔马愣了一下：
“什么意思？”
“即使是‘任意波形发生器’，也没法直接输出完美的波形。”
克莱尔指尖敲击着AWG的金属外壳，发出清脆的声响，“线缆有电容，混频器有非线性。你给它1伏特，它可能只给你0.98伏特，还附赠一堆谐波。”
克莱尔转头看向林允宁：“我以前在加州理工读本科的时候，写过一个脚本，专门处理这种工程问题，给我几个小时，我修改一下原来的脚本，写个‘预失真（Pre-distortio）’的内核。
“就像降噪耳机一样，我先测出系统的传递函数，然后在输入端加入反向的误差。让AWG‘以为’自己在乱发波形，实际上到量子比特那里，正好负负得正。”
夏尔马看着这个打扮时尚的年轻女孩，眼中闪过一丝惊讶，随即迅速恢复了严谨：
“原理大家都懂，但系统的传递函数是动态变化的，甚至跟温度有关，你怎么建模？”
“我不是物理学家，我不建模。”
克莱尔从背包里掏出她的笔记本电脑，笑道，“我让机器自己去猜。
“只要把AWG和数字化仪（Digitizer）的API接口给我。我写一个基于梯度下降的闭环优化脚本。
“与其咱们在这儿瞎猜参数，不如让算法直接在硬件上跑迭代。
“多迭代几次，肯定能完美的逆函数。”
林允宁和夏尔马对视了一眼，点了点头：
“让她试试吧，我觉得这个方案可行。”
“好，试试就试试。GPIB接口在机柜后面。”
夏尔马指了指那堆乱麻一样的线缆，语气变得干练，“我可以给你开放底层控制权限。但有一点，脉冲能量不能超标，MixigChaber（混合室）的温度如果超过20K，我会立刻切断电源。”
“成交。”
克莱尔打了个响指，直接把电脑扔在杂乱的实验台上，一屁股坐下，双手开始在键盘上飞舞。
……
接下来的几个小时，实验室变成了战场。
只不过打仗的不是人，而是算法与物理定律的肉搏。
“第一轮迭代，Costfuctio（损失函数）太高，收敛很慢！”
克莱尔盯着屏幕上跳动的代码，双手不停敲击键盘，额头上渗出了细密的汗珠。
“提高学习率。”
林允宁站在她身后，目光如炬，“夏尔马教授，盯着制冷机负载，我们要推极限了。”
“液氦循环压力正常。”
夏尔马站在稀释制冷机的监控面板前，手里紧紧握着紧急停止按钮，淡淡道，“温度14K。你们还有空间，但别玩脱了。”
“收到，第一轮迭代完成。波形注入。”
克莱尔按下回车键。
滋——
示波器上的波形瞬间变得极其复杂，像是一段乱码，毫无规律可言。
这就是优化算法迭代出的逆函数。
几人都屏住了呼吸。
“保真度读取中……”
夏尔马盯着屏幕说道。
屏幕上的数字开始跳动。
95%...96%...97%...98.1%...
数字停住了。
98.1%。
比之前还低。
“FXXK！”
克莱尔狠狠拍了一下桌子，把旁边的咖啡罐震倒了，“为什么？算法明明已经找到了最优解！”
林允宁没有说话。
他盯着那个波形，眉头锁成了一个“川”字。
又失败了。
但他没有气馁，马上开始复盘。
“不是算法的问题。”
林允宁的手指轻轻敲击着桌面，“算法优化没错，但物理图像不对。
“我们试图用强行扭曲路径的方式来抵消噪声。但是，这个样品的非谐性（Aharoicity）不够大。当我们缩短脉冲时间时，波函数泄漏到了更高的能级——也就是|2>态，甚至|3>态。”
他看着一脸茫然的克莱尔，解释道：
“物理学上，这叫‘泄漏误差’（LeakageError）。简单来说，我们用强功率硬怼，把电子打到更高能级去了。”
“那怎么办？”
克莱尔似懂非懂，物理学确实不是她的长项，她只关心解决办法。
林允宁睁开眼，眼神平静，“换思路。我们要慢下来。放弃纯几何相位，引入动力学相位修正。”
“那会非常复杂！”
夏尔马摇了摇头，“那意味着我们要同时控制两个相位的干涉！”
“确实复杂，但值得一试。”
林允宁抓起白板笔，在脏兮兮的白板上写下了一行新的哈密顿量：
H(t)=Ω(t)*(|0><1|+e^{iφ}|1><2|)+h.c.+Δ(t)|1><1|
“再来一次。这一次，我们在脉冲中间加入一个‘虚拟光子’的失谐量。”
……