基于狄拉克伽马矩阵表示的非马尔可夫量子误差缓解代价函数

在本研究中，我们探讨用于量子误差缓解（QEM）的非马尔可夫代价函数，以及使用狄拉克伽马矩阵对双量子比特算符的表示，后者是相对论量子力学结构的核心。量子计算研究的主要焦点，特别是含噪声中等规模量子（NISQ）器件，在于减少误差和退相干以实现实际应用。尽管现有研究多集中于马尔可夫噪声源，但非马尔可夫源的研究至关重要，因为它们在大多数固态量子计算器件中不可避免。我们引入了一种量子态演化的非马尔可夫模型以及相应的 NISQ 器件 QEM 代价函数，考虑以简谐振子为典型代表的噪声环境。狄拉克伽马矩阵是量子场论和超对称等物理领域不可或缺的组成部分，与双量子比特门算符具有共同的代数结构。通过用伽马矩阵表示后者，我们得以借助伽马矩阵的独特性质更有效地分析和操控这些算符。我们评估了双量子比特操作中恒等门和 SWAP 门在不同输入态下输出量子态的涨落。通过将这些结果与离子阱和超导量子计算系统的实验数据比较，我们估算了 QEM 代价函数的关键参数。我们的结果表明，随着量子系统与环境耦合强度的增加，QEM 代价函数也随之增大。本研究强调了非马尔可夫模型对于理解量子态演化的重要性，以及 QEM 代价函数在评估 NISQ 器件实验结果时的实际意义。