論文の概要: Error recovery protocols within metastable Decoherence-Free Subspaces

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.19631v1
• Date: Tue, 24 Jun 2025 13:54:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-25 19:48:23.656913
• Title: Error recovery protocols within metastable Decoherence-Free Subspaces
• Title（参考訳）: 準安定デコヒーレンス自由部分空間における誤り回復プロトコル
• Authors: Thomas Botzung, Eliana Fiorelli,
• Abstract要約: 量子マスター方程式によって支配されるオープン量子系は、量子メタスタビリティを示すことができる。 このような準安定DFSを受動的量子誤り訂正のための符号空間として利用する方法について検討する。 リウヴィリアンのスペクトル特性を用いて、どの種類の誤りが自律的に逆転できるかを特徴付ける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Open quantum systems governed by quantum master equations can exhibit quantum metastability, where decoherence-free subspaces (DFS) remain approximately invariant for long transient times before relaxing to a unique steady state. In this work, we explore the use of such metastable DFS as code spaces for passive quantum error correction. We focus on two representative models: a two-qubit system under collective dissipation, and a nonlinear driven-dissipative Kerr resonator. After characterizing the parameter regimes that support metastability, we introduce and analyze a protocol for error recovery during the metastable dynamics. Using spectral properties of the Liouvillian, we characterize which types of errors can be possibly autonomously reversed. In particular, we show that in the qubit model, the state affected by either bit-flip error or spontaneous emission can be recovered up to a certain measure. Instead, phase-flip errors would require further strategies. For the bosonic system, we show that dephasing-induced errors on cat states can be partially recovered, with a trade-off between fidelity and recovery time. These findings highlight the limitations and capabilities of metastable DFS as a transient resource for error correction.
• Abstract（参考訳）: 量子マスター方程式によって支配されるオープン量子系は量子転移性を示すことができ、そこではデコヒーレンスフリーな部分空間(DFS)は、一意の定常状態に緩和する前に、長い過渡的にほぼ不変である。 本研究では,このようなメタスタブルDFSを,受動的量子誤り訂正のための符号空間として利用する方法について検討する。 本稿では, 集団散逸下での2量子系と非線形発振Kerr共振器の2つの代表モデルに焦点をあてる。 メタスタビリティをサポートするパラメータを特徴づけた後,メタスタブル・ダイナミクスにおけるエラー回復のためのプロトコルを導入,解析する。 リウヴィリアンのスペクトル特性を用いて、どの種類の誤りが自律的に逆転できるかを特徴付ける。 特に, 量子ビットモデルでは, ビットフリップ誤差や自発放出の影響を受ける状態が, 一定の値まで回復可能であることを示す。 代わりに、フェーズフリップエラーはさらなる戦略を必要とする。 ボゾン系では, 猫状態の劣化による誤差を部分的に回復し, 忠実度と回復時間とのトレードオフが生じる。 これらの知見は,メタスタブルDFSの過渡的資源としての限界と機能を強調した。

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