Pauli 算符（或 Pauli 矩阵）是三个基本的单量子比特门：X（比特翻转，|0⟩↔|1⟩，类似经典 NOT）、Y（比特翻转与相位翻转的组合）和 Z（相位翻转，|0⟩→|0⟩、|1⟩→−|1⟩）。它们与单位算符 I 一起，构成了所有 2×2 厄米矩阵的完备基，是量子计算的基础。X 门是量子 NOT 门。Z 门为 |1⟩ 态引入一个 −1 的相对相位。Y 门 = iXZ。Pauli 算符既是厄米的也是酉的：P† = P 且 P² = I（施加任意 Pauli 两次即返回原始状态）。它们被广泛用于量子纠错（Pauli 错误）、哈密顿量模拟（哈密顿量的 Pauli 分解）以及变分算法（VQE 中的 Pauli 期望值）。