弛豫时间无法刻画逻辑量子比特动力学

量子纠错程序有潜力实现大规模量子计算机的可信运行。它们通过将信息存储在逻辑量子比特中来保护信息免受环境退相干的影响，逻辑量子比特由按照适当设计的量子纠错编码纠缠在一起的物理量子比特集合构成。迄今为止，尚未建立普遍接受的描述逻辑量子比特作为量子存储器行为的框架。在这项工作中，我们表明，将物理量子比特的成熟性能指标（如弛豫时间）推广到逻辑量子比特是失败的，且无法刻画逻辑量子比特的动力学。我们通过实验说明，特别是空间噪声关联可导致逻辑量子比特丰富且反直觉的动力学行为。我们表明，由码空间布居和码空间内逻辑算符构成的一组适当可观测量，能够追踪和刻画逻辑量子比特的动力学行为。对这些效应的认识以及本工作中使用的高效刻画工具，将有助于指导和基准测试逻辑量子比特的实验实现。