含噪马约拉纳基元的退相干与泄漏动力学：拓扑态与安德烈夫态对比

拓扑量子计算通过产生相距距离$L$（通常跨越基元器件尺寸）的非阿贝尔任意子对非局域地编码量子信息。这种非局域性使拓扑量子比特对算符支撑在$L$尺度上的所有经典噪声源具有指数级的退相干免疫。我们对含噪马约拉纳基元执行了详细的解析与数值分析，针对一种时域拉姆齐型协议，该协议旨在验证近期器件（如所谓的“四旋”设计）中这种备受青睐的拓扑保护。通过评估退相干时间对可调参数（如磁场）的依赖性，我们提出的协议能清晰区分真正的马约拉纳量子比特与由半局域安德烈夫束缚态构造的量子比特，后者在局域探测中可极为近似地模仿真实拓扑情形。此外，我们分析了由于经典噪声诱导产生准粒子激发而导致量子比特从其低能流形中泄漏的动力学；当体隙塌缩时，泄漏限制了量子比特寿命，因此我们的协议进一步揭示了拓扑相变的起始。该实验需要在初始化和读出时测量两个邻近的马约拉纳模——例如可通过与邻近量子点的隧穿耦合实现——但无需进一步的马约拉纳操作，因而构成了一个诱人的编织前实验。在此过程中，我们探讨了在马约拉纳量子比特语境下讨论退相干与泄漏时所遇到的概念微妙之处。