双量子比特Deutsch-Jozsa算法在时间相关退相干噪声影响下的保真度分析
理解实际噪声对量子算法的影响对推进量子计算发展至关重要。量子系统中的环境噪声虽常被建模为马尔可夫过程,却普遍存在时间关联特性,由此产生的非马尔可夫动态会显著改变算法性能。本研究通过Ornstein-Uhlenbeck(OU)过程建模,系统探究了时间关联退相干噪声对双量子比特Deutsch-Jozsa算法保真度的影响。该团队利用Qiskit进行数值模拟,动态调节OU过程的噪声强度(σ_OU)和相关时间(τ_c)。研究结果表明:算法保真度与τ_c呈现非单调依赖关系,尤其在较高噪声强度下,某些中间值相关时间造成的性能损失更为显著;标准马尔可夫退相干模型仅能在极短相关时间条件下,通过匹配OU过程的单步误差方差来准确预测保真度;对于较长相关时间,马尔可夫近似往往会高估算法保真度,无法捕捉噪声记忆效应引入的复杂误差动态。这些发现揭示了在近端设备上评估量子算法性能时纳入非马尔可夫特征的必要性,同时凸显了简单无记忆噪声模型的局限性。
