在量子信息协议中采用高维量子态可以在安全量子通信、容错量子计算等应用中实现更好的性能。开发能够设计任意高维量子态的通用协议将是一项重大成就。为此科学家们已提出并开发了若干策略和平台。研究已证明，量子行走动力学可以被用来开发通用的、与平台五官的量子态工程协议。然而，不可避免的噪声和设备表征的缺陷会降低状态生成的整体质量。

为了克服这些限制，来自英国女王大学的一组研究人员演示了一种利用自适应的优化协议，可以用该协议设计任意的高维量子态。该研究发表在近期的《Advanced Photonics》杂志上，文章称该协议仅依赖于生产态和目标态之间的测量一致性来调整相关的实验参数，不需要去描述生成设置。

研究人员使用经典光和单光子的轨道角动量(OAM)对这一协议进行了实验验证。OAM是与空间和相位分布相关的电磁场的自由度。由于OAM是无限维自由度，因此适用于编码任意高维量子态。该研究的科研人员利用基于OAM中的量子行走动力学和极化自由度的状态生成平台实验性地实现了该协议。通过调整作用于偏振态的算子的参数，可以设计出在OAM空间内中编码的任意行走态。然后，他们所提出的优化算法能对驱动动力学的实验参数进行在线调整，以获得所需的结果。

对于几个四维的目标OAM态来说，该优化协议在实验噪声条件下表现良好。最后，该团队通过引入“时变噪声”作为参数值的外部扰动来研究该协议的自适应性。该协议在引入了这些外部扰动后找到了新的最佳解决方案，他们所提议的协议适用于多种情况，即使存在有干扰的情况下，也无需进行大量微调。（编译:Qtech）