Pauli 扰动诱导的非马尔可夫性

噪声是有效量子信息处理的核心障碍。近期的实验进展使我们能够通过Pauli扰动来塑造噪声特性，将任意噪声通道转化为Pauli通道。这为容错量子计算的理论描述提供了基础，并构成噪声特征化和误差缓解的 essential 工具。Pauli-Lindblad 通道被引入来恰当地参数化跨量子寄存器的准局部Pauli误差，排除基于底层噪声过程马尔可夫性的负Pauli-Lindblad 参数。我们指出，在参数化为带有非负参数的Pauli-Lindblad通道时需要谨慎。为此，我们研究Pauli扰动对马尔可夫性的影响。我们使用通道马尔可夫性(而非整个半群的马尔可夫性)的概念，并证明任意Pauli通道在且仅当其至少一个Pauli-Lindblad 参数为负时为非马尔可夫。利用这一结果，我们表明马尔可夫量子通道在Pauli扰动后常常变为非马尔可夫。Pauli扰动诱导的非马尔可夫性要求使用负Pauli-Lindblad 参数来正确描述实验上现实的情景下的噪声。一个重要例子是标准马尔可夫噪声下实现 $\sqrt{X}$ 门。因此，我们的结果对那些依赖于准确噪声特征化的量子误差缓解协议具有直接影响。