通过“流动”方式修正相干量子误差

特定量子纠错(QEC)码的性能取决于所采用的噪声模型。在稳定子码框架下,每次量子操作后施加的独立泡利噪声是一种易于模拟和理解的简化噪声模型。尽管这种噪声模型是人为设定的,但它等效于独立、随机且无偏的量子比特旋转。那么空间或时间相关的量子比特旋转会产生什么影响?此类噪声模型适用于全局操作(如核磁共振NMR或电子自旋共振ESR)、共用控制源(如激光器)或不同量子比特技术中的慢速漂移(如电荷/磁噪声)。最坏情况下,这类误差可能发生相干叠加,导致纠错后的失效率随纠错周期数增加而上升。但该研究团队证明,除非在执行QEC时采取主动纠错措施,否则通常不会出现这种最坏情况。也就是说,通过采用虚拟泡利帧更新(“被动”纠错)而非物理纠错(“主动”纠错),相干误差不会显著累积。初始随机泡利帧设置同样具有优势。事实上,通过微扰理论论证及数值模拟验证,研究人员发现:对于距离超过3的逻辑量子比特,在采用这些“惰性”策略时,相关单量子比特哈密顿噪声模型(即全局随机量子比特旋转)的表现本质上与具有相同过程保真度(单次操作后的保真度)的泡利噪声模型相当。在更通用的电路噪声模型中,关联误差可能在症状提取周期内相干叠加,但被动纠错带来的泡利帧随机化会跨周期抑制这种效应。

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提交arXiv: 2026-02-24 16:39

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