論文の概要: Purification and correction of quantum channels by commutation-derived quantum filters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.20173v2
- Date: Tue, 07 Oct 2025 17:51:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-27 22:13:08.812814
- Title: Purification and correction of quantum channels by commutation-derived quantum filters
- Title（参考訳）: 通勤型量子フィルタによる量子チャネルの浄化と補正
- Authors: Sowmitra Das, Jinzhao Sun, Michael Hanks, Bálint Koczor, M. S. Kim,
- Abstract要約: 2n個の補助量子ビットを用いたnビットクリフォード回路において任意の雑音を補正できる明示的な構成を提案する。
QECとは異なり、入力状態を符号化することなく決定論的誤差低減を実現する。
また,ほぼすべての低ウェイトなパウリ成分を除去するアンシラ効率のパウリフィルタを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.22835610890984162
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Reducing errors is essential for reliable quantum computation. Quantum error mitigation (QEM) and quantum error correction (QEC) are two leading approaches for this task, each with challenges: QEM suffers from high sampling costs and cannot recover states, while QEC incurs large qubit and gate overheads. We combine ideas from both and introduce an information-theoretic device called a quantum filter that can purify or correct quantum channels. We present an explicit construction capable of correcting arbitrary noise in an n-qubit Clifford circuit using 2n ancillary qubits through a commutation-derived error-detection circuit. This scheme can also partially purify noise in non-Clifford gates such as T and CCZ. Unlike QEC, it achieves deterministic error reduction without encoding the input state. Under the assumption of clean ancillas, it overcomes the exponential sampling overhead in QEM using a single query to the channel. We also propose an ancilla-efficient Pauli filter that removes nearly all low-weight erroneous Pauli components in noisy Clifford circuits using only two ancillas. For local depolarizing noise, it achieves a quadratic reduction in average infidelity. Beyond existing QEM methods, our approach enables systematic error correction as the infidelity can be exponentially reduced with each added ancilla. Through numerical simulations under ancilla noise, we identify regimes where quantum filters outperform other techniques, demonstrating their effectiveness as a scalable error-reduction tool for quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 信頼性のある量子計算には、エラーの低減が不可欠である。
QEM(Quantum error mitigation)とQEC(Quantum error correct)は2つの主要なアプローチであり、それぞれに課題がある。
両方のアイデアを組み合わせて、量子チャネルの浄化や修正が可能な量子フィルタと呼ばれる情報理論デバイスを導入します。
本稿では, n-qubit Clifford 回路における任意のノイズを2n 個のアシラリー量子ビットを用いて, 可換型誤り検出回路で補正できる明示的な構成を提案する。
このスキームは、T や CCZ のような非クリフォードゲートのノイズを部分的に浄化することもできる。
QECとは異なり、入力状態を符号化することなく決定論的誤差低減を実現する。
クリーンアンシラの仮定の下では、チャンネルへの単一のクエリを使用して、QEMの指数的なサンプリングオーバーヘッドを克服する。
また、2つのアンシラのみを用いて、雑音の多いクリフォード回路において、ほぼすべての低ウェイトなパウリ成分を除去するアンシラ効率のパウリフィルタを提案する。
局所脱分極雑音に対しては、平均不忠実度を2次的に減少させる。
既存のQEM法以外の方法では, 付加したアンシラで不確かさを指数関数的に低減できるため, 系統的誤り訂正が可能となる。
アンシラ雑音下での数値シミュレーションにより、量子フィルタが他の手法より優れている状況を特定し、量子情報処理のためのスケーラブルなエラー低減ツールとしての有効性を実証する。
関連論文リスト
- Approximate Quantum Error Correction with 1D Log-Depth Circuits [0.824969449883056]
本研究では,2層回路構造を持つ1次元対数深さランダムクリフォード符号化回路に基づいて,量子誤り訂正符号を構築する。
誤差補正の不正確さは回路深度とともに指数関数的に低下し,これらの対数深度回路の誤りは無視できることを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-22T12:54:04Z) - Quantum Error Mitigation via Linear-Depth Verifier Circuits [0.044998333629984864]
低次元行列積演算子(MPO)によって正確に表現される量子回路の検証回路を構築する方法を提案する。
回路を2次元の量子ビット配列にトランスパイルすることにより、検証回路が回路自体よりも浅いクロスオーバー点を推定し、量子エラー軽減(QEM)に有用である。
提案手法は、コヒーレントノイズに対処するために量子サブ回路の校正に有用であるが、現在のデバイスに存在する非コヒーレントノイズを補正することができない。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-05T16:44:18Z) - Reshaping quantum device noise via quantum error correction [0.818005422059368]
量子誤り訂正符号は、量子デバイスのネイティブノイズプロファイルを再構成できることを示す。
ノイズの多い2量子エンタングゲートを記述する量子チャネルを解析的に導出する。
次に、IonQ Aria-1量子ハードウェア上でのノイズリフォーミングを実演する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-01T17:20:04Z) - Fast Flux-Activated Leakage Reduction for Superconducting Quantum
Circuits [84.60542868688235]
量子ビット実装のマルチレベル構造から生じる計算部分空間から漏れること。
パラメトリックフラックス変調を用いた超伝導量子ビットの資源効率向上のためのユニバーサルリーク低減ユニットを提案する。
繰り返し重み付け安定化器測定におけるリーク低減ユニットの使用により,検出されたエラーの総数を,スケーラブルな方法で削減できることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-13T16:21:32Z) - A fault-tolerant variational quantum algorithm with limited T-depth [2.7648976108201815]
本稿では,フォールトトレラントゲートセットを用いた変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムを提案する。
VQEは将来の誤り訂正量子コンピュータの実装に適している。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-08T10:31:12Z) - Deep Quantum Error Correction [73.54643419792453]
量子誤り訂正符号(QECC)は、量子コンピューティングのポテンシャルを実現するための鍵となる要素である。
本研究では,新しいエンペンド・ツー・エンドの量子誤りデコーダを効率的に訓練する。
提案手法は,最先端の精度を実現することにより,QECCのニューラルデコーダのパワーを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-27T08:16:26Z) - Improving the speed of variational quantum algorithms for quantum error
correction [7.608765913950182]
本稿では、量子回路に作用する汎用量子ノイズに対して、適切な量子誤り補正(QEC)手順を考案する問題を考察する。
一般に、符号化と補正のユニタリゲートを得るための解析的普遍的な手順は存在しない。
次数1の量子ワッサーシュタイン距離に基づくコスト関数を用いてこの問題に対処する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-12T19:44:53Z) - Averaging gate approximation error and performance of Unitary Coupled Cluster ansatz in Pre-FTQC Era [0.0]
フォールトトレラント量子計算(FTQC)は、雑音耐性のある方法で量子アルゴリズムを実装するために不可欠である。
FTQCでは、量子回路はフォールトトレラントの実装が可能な普遍ゲートに分解される。
本稿では,所定の量子回路に対するClifford+$T$分解誤差を非偏極雑音としてモデル化できることを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-10T19:00:01Z) - Overcoming leakage in scalable quantum error correction [128.39402546769284]
計算状態から高エネルギー状態への量子情報の漏洩は、量子誤り訂正(QEC)の追求における大きな課題である。
本稿では,Sycamore量子プロセッサ上で,各サイクルの全てのキュービットから漏れが除去される距離3曲面符号と距離21ビットフリップ符号の実行を実演する。
本報告では, 論理状態を符号化したデータキュービットにおける定常リーク集団の10倍の減少と, デバイス全体の平均リーク人口の1/10〜3ドルの減少を報告した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-09T07:54:35Z) - Quantum Error Mitigation Relying on Permutation Filtering [84.66087478797475]
本稿では,既存の置換に基づく手法を特殊なケースとして含む,置換フィルタ(permutation filters)と呼ばれる一般的なフレームワークを提案する。
提案するフィルタ設計アルゴリズムは, 常に大域的最適度に収束し, フィルタが既存の置換法よりも大幅に改善できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-03T16:07:30Z) - Sampling Overhead Analysis of Quantum Error Mitigation: Uncoded vs.
Coded Systems [69.33243249411113]
パウリの誤差は、多数の現実的な量子チャネルの中で最も低いサンプリングオーバーヘッドをもたらすことを示す。
我々はQEMと量子チャネル符号化を併用する手法を考案し、純粋なQEMと比較してサンプリングオーバーヘッドの低減を解析する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-15T15:51:27Z) - Fault-tolerant Coding for Quantum Communication [71.206200318454]
ノイズチャネルの多くの用途でメッセージを確実に送信するために、回路をエンコードしてデコードする。
すべての量子チャネル$T$とすべての$eps>0$に対して、以下に示すゲートエラー確率のしきい値$p(epsilon,T)$が存在し、$C-epsilon$より大きいレートはフォールトトレラント的に達成可能である。
我々の結果は、遠方の量子コンピュータが高レベルのノイズの下で通信する必要があるような、大きな距離での通信やオンチップでの通信に関係している。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-15T15:10:50Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。