Un canal cuántico tipo Pauli que aplica el operador Pauli Z con probabilidad p y la identidad con probabilidad 1−p, efectuando un cambio de signo entre las amplitudes |0⟩ y |1⟩: ρ -> (1−p)ρ + p ZρZ. Modela errores de fase estocásticos que destruyen coherencia preservando poblaciones.

Principio

El principio es la aplicación aleatoria de la operación de inversión de fase (Z); matemáticamente es un canal de Pauli unital que atenúa los elementos fuera de la diagonal de la matriz densidad en la base computacional por un factor 1−2p.

Demostración

Sobre las componentes del vector de Bloch (rx, ry, rz) la transformación es ((1−2p) rx, (1−2p) ry, rz); por ejemplo una superposición (|0⟩+|1⟩)/√2 pierde coherencia y tiende a una mezcla clásica a medida que p crece.

Aplicación incorrecta

Confundir el canal de inversión de fase con amortiguamiento de amplitud o suponer que altera poblaciones conduce a predicciones erróneas de estadísticas de medida en la base computacional y a protocolos de corrección mal diseñados.

Consecuencia

Modelar correctamente las inversiones de fase predice la decadencia de coherencias fuera de la diagonal y preserva las poblaciones en la base z; esto guía la selección de códigos de corrección que detectan específicamente errores Z.

Inversión

La noción inversa es el canal de inversión de bit que intercambia estados de la base computacional; mientras la inversión de fase destruye la fase relativa, la inversión de bit intercambia poblaciones y afecta elementos diagonales.

Límite

Apropiado para errores de fase estocásticos sin memoria y para aproximaciones de ruido tipo Pauli; no captura espectros continuos de dephasing, pérdida de energía ni ruido de fase correlacionado entre varios qubits salvo generalización.

Tensión semántica

Inversión de fase frente a dephasing: la inversión de fase es un error de Pauli discreto que aplica Z estocásticamente, mientras que el dephasing suele modelarse como una decaimiento continuo de coherencias por acoplamiento al entorno — ambos reducen coherencia pero difieren en origen y dependencia espectral.

Síntesis

El canal de inversión de fase sintetiza el efecto de errores Z estocásticos: preserva poblaciones mientras reduce coherencia en la base computacional, constituyendo un modelo mínimo para errores de fase y un objetivo para códigos correctores de Z.