磁共振成像与量子计算中的量子比特之间的类比

《IEEE Microwave Magazine》：The Analogy Between Magnetic Resonance Imaging and Qubits in Quantum Computing

磁共振成像（MRI）中自旋磁偶极子的运动方程与量子计算（QC）中量子比特的Bloch球状态向量方程形式相同，两者的半经典解在角度参数描述上具有高度相似性，且在相干极限附近的量子门操作控制中均可借鉴MRI的去相位重聚焦技术。

　　

摘要：

在核磁共振成像（MRI）中，自旋磁偶极子的运动方程与量子计算（QC）中量子比特的布洛赫球态向量具有相同的数学形式。这两个领域的半经典解在行为上表现出很强的相似性：在MRI中，仰角和方位角描述了自旋的物理方向；而在QC中，它们纯粹是数学参数，但两者都遵循相同的方程。本文从电气工程的角度介绍了量子比特的行为、激发和读出过程，几乎不需要预先掌握量子理论的知识。文章还强调了数十年来在自旋控制方面的MRI技术如何能够为量子门中的量子比特操控提供借鉴，尤其是在量子门操作时间接近相干极限时。在这种情况下，可能需要额外的控制脉冲来重新聚焦退相干现象，同时保持所需的幺正性操作，这一挑战与MRI中常规执行的不均匀退相干重新聚焦过程非常相似。