論文の概要: Automated discovery and optimization of autonomous quantum error correction codes for a general open quantum system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15070v1
- Date: Mon, 21 Apr 2025 12:56:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-29 15:07:23.364333
- Title: Automated discovery and optimization of autonomous quantum error correction codes for a general open quantum system
- Title（参考訳）: 一般開放量子システムのための自律量子誤り訂正符号の自動発見と最適化
- Authors: Sahel Ashhab,
- Abstract要約: 一般開放量子システムのための自律量子誤り訂正法(AQEC)を開発した。
我々は勾配に基づく探索を用いてコードワードを更新し、減衰行列を誘導し、ハミルトン行列を制御する。
そこで本手法を適用し,AQEC符号を多種多様な少数レベルのシステムに最適化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We develop a method to search for the optimal code space, induced decay rates and control Hamiltonian to implement autonomous quantum error correction (AQEC) for a general open quantum system. The system is defined by a free-evolution Lindbladian superoperator, which contains the free Hamiltonian and naturally occurring decoherence terms, as well as the control superoperators. The performance metric for optimization is the fidelity between the projector onto the code space and the same projector after Lindbladian evolution for a specified time. We use a gradient-based search to update the code words, induced decay matrix and control Hamiltonian matrix. We apply the method to optimize AQEC codes for a variety of few-level systems. The four-level system with uniform decay rates offers a simple example for testing and illustrating the operation of our approach. The algorithm reliably succeeds in finding the optimal code in this case, while success becomes probabilistic for more complicated cases. For a five-level system with photon loss decay, the algorithm finds good AQEC codes, but these codes are not as good as the well-known binomial code. We use the binomial code as a starting point to search for the optimal code for a perturbed five-level system. In this case, the algorithm finds a code that is better than both the original binomial code and any other code obtained numerically when starting from a random initial guess.
- Abstract（参考訳）: 一般のオープン量子システムに対して,最適符号空間を探索し,減衰率を誘導し,ハミルトニアンを制御し,自律的量子誤り補正(AQEC)を実装する手法を開発した。
この系は自由進化的リンドブラディアン超作用素によって定義され、自由ハミルトニアンと自然に生じる非コヒーレンス項と制御超作用素を含む。
最適化のパフォーマンス指標は、コード空間上のプロジェクターと、リンドブラディアンの進化後の特定の時間における同じプロジェクターとの間の忠実さである。
我々は勾配に基づく探索を用いてコードワードを更新し、減衰行列を誘導し、ハミルトン行列を制御する。
そこで本手法を適用し,AQEC符号を多種多様な少数レベルのシステムに最適化する。
均一な減衰率を持つ4レベルシステムは、我々のアプローチの動作をテストし、説明するための簡単な例を提供する。
このアルゴリズムは、このケースで最適なコードを見つけるのに確実に成功し、より複雑なケースでは成功が確率的になる。
光子損失が減衰する5レベルシステムでは、アルゴリズムは良いAQEC符号を見つけるが、これらの符号はよく知られた二項符号ほど良くない。
両項符号を出発点として、摂動5レベルシステムの最適コードを探す。
この場合、アルゴリズムは、ランダムな初期推定から始めると、元の二項符号と、数値的に得られた他のコードの両方よりも優れたコードを見つける。
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