パウリ演算子

パウリ演算子（パウリ行列）は、3つの基本的な単一量子ビットゲートです：X（ビット反転、|0⟩↔|1⟩、古典NOTのようなもの）、Y（ビット反転と位相反転の組合せ）、Z（位相反転、|0⟩→|0⟩、|1⟩→−|1⟩）。恒等演算子Iと合わせて、すべての2×2エルミート行列の完全な基底を形成し、量子計算の基礎をなします。Xゲートは量子NOTゲートです。Zゲートは|1⟩状態に−1の相対位相を導入します。Yゲート = iXZです。パウリ演算子はエルミートかつユニタリです：P† = PおよびP² = I（任意のパウリを2回適用すると元の状態に戻る）。これらは量子誤り訂正（パウリ誤り）、ハミルトニアンシミュレーション（ハミルトニアンのパウリ分解）、変分アルゴリズム（VQEにおけるパウリ期待値）で広く使われます。