論文の概要: Non-Markovian Noise Suppression Simplified through Channel Representation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.11220v1
- Date: Sun, 15 Dec 2024 15:26:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-17 13:56:22.073756
- Title: Non-Markovian Noise Suppression Simplified through Channel Representation
- Title（参考訳）: チャネル表現による非マルコフ雑音抑制
- Authors: Zhenhuan Liu, Yunlong Xiao, Zhenyu Cai,
- Abstract要約: 任意の非マルコフ量子力学のチャネル表現をChoiチャネルと呼ぶ。
この表現は、非マルコフ雑音の複素力学を理想状態に作用するノイズチャネルの慣れ親しんだ図形に変換する。
パウリツイリング、確率的エラーキャンセル、仮想チャネル浄化を用いた新しいプロトコルを考案した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8639941465436463
- License:
- Abstract: Non-Markovian noise, arising from the memory effect in the environment, poses substantial challenges to conventional quantum noise suppression protocols, including quantum error correction and mitigation. We introduce a channel representation for arbitrary non-Markovian quantum dynamics, termed the Choi channel, as it operates on the Choi states of the ideal gate layers. This representation translates the complex dynamics of non-Markovian noise into the familiar picture of noise channels acting on ideal states, allowing us to directly apply many existing error suppression protocols originally designed for Markovian noise. These protocols can then be translated from the Choi channel picture back to the circuit picture, yielding non-Markovian noise suppression protocols. With this framework, we have devised new protocols using Pauli twirling, probabilistic error cancellation and virtual channel purification. In particular, Pauli twirling can transform any non-Markovian noise into noise that exhibits only classical temporal correlations, thereby extending the proven noise resilience of single-shot quantum error correction to arbitrary non-Markovian noise. Through these examples, the Choi channel demonstrates significant potential as a foundational bridge for connecting existing techniques and inspiring the development of novel non-Markovian noise suppression protocols.
- Abstract（参考訳）: 環境中のメモリ効果から生じる非マルコフノイズは、量子誤り訂正や緩和を含む従来の量子ノイズ抑圧プロトコルに重大な課題を提起する。
理想的なゲート層のチョイ状態で動作するため、チェイチャネルと呼ばれる任意の非マルコフ量子力学のチャネル表現を導入する。
この表現は、非マルコフノイズの複雑なダイナミクスを理想状態に作用するノイズチャネルの慣れ親しんだ図形に変換することで、マルコフノイズのために設計された多くの既存のエラー抑制プロトコルを直接適用することができる。
これらのプロトコルはChoiチャネル図から回路図に変換され、非マルコフノイズ抑圧プロトコルが生成される。
このフレームワークにより、Pauli twirling,probabilistic error cancel and virtual channel purification を用いて新しいプロトコルを考案した。
特に、パウリ・ツイリングは、任意の非マルコフノイズを古典的時間相関のみを示す雑音に変換することができ、これにより単発量子誤差補正の証明されたノイズレジリエンスを任意の非マルコフノイズに拡張することができる。
これらの例を通して、Choiチャネルは既存の技術を接続し、新しい非マルコフノイズ抑圧プロトコルの開発を促す基礎的な橋として有意義な可能性を証明している。
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