用于提纯噪声量子信道的对称信道验证
量子物理
2025-10-21 v3
摘要
量子态中固有的对称性已被广泛用于在量子纠错和一种称为对称验证的量子误差缓解技术中减少噪声的影响。然而，这些基于对称性的技术利用的是量子态而非量子信道中的对称性，这限制了它们在整条线路共享相同对称性时的应用。在这项工作中，我们提出了对称信道验证（SCV），一种利用量子信道中固有对称性的信道提纯协议。通过向每个对称子空间引入不同的相位并采用类量子相位估计线路，SCV 能够检测并纠正量子信道中的对称性破缺噪声。我们进一步提出了一种在虚拟层级实现的硬件高效 SCV，它仅需单量子比特辅助，并且对辅助量子比特中的噪声具有鲁棒性。我们的协议被应用于各种哈密顿量模拟线路和相位估计线路，导致误差显著减少。此外，在只能使用 Clifford 酉算符进行噪声提纯的设置中（这与早期容错阶段相关），我们证明了 Pauli 对称性下的 SCV 代表了最优的提纯方法。
引用
@article{arxiv.2503.13114,
title = {Symmetric channel verification for purifying noisy quantum channels},
author = {Kento Tsubouchi and Yosuke Mitsuhashi and Ryuji Takagi and Nobuyuki Yoshioka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.13114},
year = {2025}
}
备注
30 pages, 15 figures