持久量子比特

构建量子计算所需的大型、相干量子系统，由于退相干的普遍存在，仍然是一个诱人但难以实现的目标。量子纠错方案的最新进展为该领域带来了新的希望，但迄今为止，文献中提出的编码都假设错误数量有限，并且编码、解码和测量过程无差错。我们研究了一个没有这些假设的具体场景；特别是，我们评估了一种使用基于Shor的三量子比特编码来保护单个量子比特免受相位阻尼影响的方案。通过应用一种新的形式体系，该形式体系为退相干和噪声逻辑门提供了简单的算子，我们找到了存储量子比特的保真度随时间变化的函数，其中包括不仅在存储期间而且在处理期间发生的退相干。我们将结果推广到包括任何错误来源，并推导出每个时间步允许的退相干的上限。从物理上讲，我们的结果暗示了通过重复纠错来工程化人工亚稳态的可行性。