单次快照下泡利信道的非马尔可夫性

泡利信道被广泛用于描述量子计算机中的错误,尤其当噪声通过泡利旋转成形时。传统观点认为这类信道允许马尔可夫生成元(即具有非负速率的泡利-林德布拉德模型),但该假设的有效性从未被系统验证。本研究采用“完全正定不可分性”作为非马尔可夫性判据,通过动力学单次快照研究多量子比特泡利信道。研究发现:虽然生成元始终与标准泡利-林德布拉德模型结构相同,但速率可能出现负值或复数。随机泡利信道几乎总是非马尔可夫的,随着量子比特数增加,出现负速率的概率会以双指数形式趋近于1。对于泡利旋转成形的物理噪声模型(包括单量子比特过旋转和双量子比特振幅阻尼误差),即使底层物理噪声是马尔可夫的,负速率现象仍普遍存在。该工作将概率误差放大与抵消技术推广至非马尔可夫生成元,并量化了负速率和复数速率引入的采样开销。超导量子比特实验证实:在噪声模型中允许负速率能比限制于非负速率获得更精确的预测结果。

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提交arXiv: 2026-02-13 17:55

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