利用量子隐形传态驯服相干噪声

相比已被广泛研究的泡利错误,相干错误在量子计算和量子纠错(QEC)领域带来了若干新挑战。例如,在长线路运行时,相干错误可能产生建设性干扰,导致整体故障率显著高于泡利噪声。此外,目前尚无理论能证明拓扑编码在相干错误下的阈值存在性。更棘手的是,由于相干错误在克利福德线路中的效应无法被经典计算机高效模拟,其量子纠错性能甚至连数值估算都极为困难。本工作证明,量子态传输能有效将相干错误转化为泡利错误——后者已有丰富的解析与数值研究成果。该团队首先表明,单量子比特的重复传输会使错误退相干,其平均保真度损失最坏情况下仅随传输次数线性增长(与泡利错误类似);进而针对传输式CSS编码,研究人员分析了一个具有物理意义的纯Z轴相干错误模型(假设每个量子门都伴随旋转过度误差),发现该模型可等效为泡利错误模型。这一发现意味着:基于量子态传输的纠错方案或测量型纠错方案在存在此类相干噪声时,其CSS编码性能既可通过经典计算机高效模拟,又具备可解析证明的阈值。量子态传输这种内在的噪声整形特性,或最终使基于传输的量子计算方案不再需要随机化编译技术。

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