论使用偏置保护门的量子计算
某些量子计算平台(例如基于里德堡原子或Kerr猫态量子比特实现的平台)天然对Pauli-Z噪声的敏感度显著高于Pauli-X噪声,反之亦然。在此类硬件上,确保计算仅使用能维持噪声Z偏置(或X偏置)的门操作至关重要,以便采用针对偏置噪声模型设计的量子纠错码来实现容错计算。本文承接Fellous-Asiani等人近期的工作(《npj Quantum Information》,2025年),深入研究了偏置保持门的结构与特性。该研究团队主要贡献包括:(1)提出基于Pauli算子线性组合分解的新型Z偏置保持门表征方法;(2)证明仅需采用集合{X, Rz(θ), CNOT, CCNOT}中的门操作(其中θ为2π的任意无理倍数)即可任意精度逼近任何Z偏置保持门;(3)通过建立与相干资源理论的联系,论证作用于Calderbank-Shor-Steane(CSS)码逻辑量子比特的任何Z偏置保持逻辑算子,均可通过对物理量子比特施加Z偏置保持门实现。研究过程中还证实,Z偏置保持门远未达到量子计算的通用性要求。