Un canal quantique de type Pauli qui applique l'opérateur Z avec probabilité p et l'identité avec probabilité 1−p, effectuant une inversion de signe entre les amplitudes |0⟩ et |1⟩ : ρ -> (1−p)ρ + p ZρZ. Il modélise des erreurs de phase stochastiques qui détruisent la cohérence tout en préservant les populations.

Principe

Le principe est l'application aléatoire de l'opération de changement de phase (Z) ; mathématiquement il s'agit d'un canal de Pauli unital qui atténue les éléments hors-diagonaux de la matrice densité dans la base computationnelle d'un facteur 1−2p.

Démonstration

Sur les composantes du vecteur de Bloch (rx, ry, rz) la transformation est ((1−2p) rx, (1−2p) ry, rz) ; par exemple une superposition (|0⟩+|1⟩)/√2 perd de la cohérence et tend vers un mélange classique quand p augmente.

Mauvaise application

Confondre le canal de changement de phase avec l'amortissement d'amplitude ou supposer qu'il modifie les populations conduit à des prédictions erronées des statistiques de mesure dans la base computationnelle et à de mauvaises stratégies de correction.

Conséquence

Une modélisation correcte des inversions de phase prédit la décroissance des cohérences hors-diagonales tout en préservant les populations en z ; cela oriente le choix de codes correcteurs d'erreurs capables de détecter spécifiquement les erreurs Z.

Inversion

La notion inverse est le canal d'inversion de bit qui échange les états de la base computationnelle ; tandis que le changement de phase détruit la phase relative, l'inversion de bit échange les populations et affecte les éléments diagonaux.

Limite

Approprié pour des erreurs de phase stochastiques sans mémoire et pour les approximations de bruit de Pauli ; il ne capture pas les spectres de déphasage continus, la perte d'énergie ni le bruit de phase corrélé entre plusieurs qubits sauf généralisation.

Tension sémantique

Changement de phase versus déphasage : le changement de phase est une erreur discrète de Pauli appliquant Z de façon stochastique, tandis que le déphasage est souvent modélisé comme une décroissance continue des cohérences due à un couplage au bain — les deux réduisent la cohérence mais diffèrent par leur origine et leur dépendance spectrale.

Synthèse

Le canal de changement de phase isole l'effet des erreurs Z stochastiques : il laisse les populations inchangées tout en réduisant la cohérence dans la base computationnelle, constituant un modèle minimal pour les erreurs de phase et une cible pour les codes correcteurs de Z.