論文の概要: Characterizing noisy quantum computation with imperfectly addressed errors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.03261v1
- Date: Tue, 05 Aug 2025 09:37:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-06 18:18:55.891744
- Title: Characterizing noisy quantum computation with imperfectly addressed errors
- Title（参考訳）: 不完全対応誤りによる雑音量子計算の特性評価
- Authors: Riddhi S. Gupta, Salini Karuvade, Kerstin Beer, Laura J. Henderson, Sally Shrapnel,
- Abstract要約: ハードウェア上の量子プロトコルは、パフォーマンスを妨げるノイズにさらされる。
ランダムな超作用素のアンサンブル上の固有スペクトル分布と特異スペクトル分布について検討する。
特異スペクトルの分布は、これらのプロトコルの臨界仮定にノイズがどのように違反するかに依存する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum protocols on hardware are subject to noise that prohibits performance. Protocols for addressing errors, such as error correction or error mitigation, may fail to combat errors in quantum computation if noise violates critical assumptions required for these protocols to be effective. However, tools for characterizing such failures in realistic operating conditions are limited. For example, while brute force simulations may be used to characterize the impact of such failures on a handful of input states, such simulations lack a complete description for how noise transforms state-spaces in the full quantum Hilbert space. In this work, we associate quantum computation subject to realistic noise to an ensemble of random superoperators and study the eigen- and singular spectral distributions over this ensemble. We propose a new theoretical framework to characterize singular values of random complex matrices using matrix Chernoff concentration. Using our framework, we analyze imperfectly addressed errors in error mitigation and error correction. We find that distributions of singular spectra depend on how noise violates critical assumptions of these protocols. Finally, we quantitatively discuss how our work may be applied to understanding limiting behavior of quantum computation, such as establishing spectral gaps and relaxation times for specific families of quantum Markov processes. Our work paves the way for new tools to diagnose when to trust the output of noisy quantum computers.
- Abstract（参考訳）: ハードウェア上の量子プロトコルは、パフォーマンスを妨げるノイズにさらされる。
誤り訂正やエラー軽減などのエラーに対処するプロトコルは、これらのプロトコルが有効であるために必要な臨界仮定にノイズが違反した場合、量子計算におけるエラーに対処できない可能性がある。
しかし、現実的な運用環境では、そのような障害を特徴づけるツールが限られている。
例えば、ブルート力シミュレーションは、そのような故障が少数の入力状態に与える影響を特徴づけるために用いられるが、そのようなシミュレーションは、フル量子ヒルベルト空間における状態空間をどのように変換するかの完全な記述を欠いている。
本研究では,現実的な雑音に対する量子計算をランダムなスーパー演算子のアンサンブルに関連付け,このアンサンブル上の固有スペクトル分布と特異スペクトル分布について検討する。
行列チャーノフ濃度を用いたランダム複素行列の特異値を特徴付けるための新しい理論的枠組みを提案する。
本フレームワークを用いて,誤りの軽減と誤り訂正における不完全な対処誤りを解析する。
特異スペクトルの分布は、これらのプロトコルの臨界仮定にノイズがどのように違反するかに依存する。
最後に、量子マルコフ過程の特定の族に対するスペクトルギャップの確立や緩和時間の設定など、量子計算の制限挙動の理解に我々の研究をどのように適用するかを定量的に議論する。
我々の研究は、ノイズの多い量子コンピュータの出力をいつ信頼するかを診断する新しいツールの道を開く。
関連論文リスト
- Unconditionally decoherence-free quantum error mitigation by density matrix vectorization [4.2630430280861376]
密度行列のベクトル化に基づく量子誤差緩和の新しいパラダイムを提案する。
提案手法は,情報符号化の方法を直接変更し,ノイズのない純状態に雑音の多い量子状態の密度行列をマッピングする。
我々のプロトコルは、ノイズモデルに関する知識、ノイズ強度を調整する能力、複雑な制御ユニタリのためのアンシラキュービットを必要としない。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-13T09:55:05Z) - Power Characterization of Noisy Quantum Kernels [52.47151453259434]
一般化誤差が小さい場合でも,量子カーネル法は予測能力に乏しい。
我々は、量子計算にノイズの多い量子カーネル法を用いるために重要な警告を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-31T01:02:16Z) - Correcting for finite statistics effects in a quantum steering experiment [33.013102271622614]
本稿では,実験的な確率分布における信号効果を補正する一方的なデバイス非依存プロトコルを提案する。
以上の結果から, 既往の最先端不平等よりも, 違反の可能性が著しく高いことが明らかとなった。
この研究は、絡み合い検証のための半定値プログラミングのパワーを示し、量子ネットワークを実用的な応用に近づける。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-23T14:39:08Z) - Quantum Conformal Prediction for Reliable Uncertainty Quantification in
Quantum Machine Learning [47.991114317813555]
量子モデルは暗黙の確率予測器を実装し、測定ショットを通じて各入力に対して複数のランダムな決定を生成する。
本稿では、そのようなランダム性を利用して、モデルの不確実性を確実に捉えることができる分類と回帰の両方の予測セットを定義することを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-06T22:05:21Z) - Leveraging hardware-control imperfections for error mitigation via
generalized quantum subspace [0.8399688944263843]
完全フォールトトレランスのない量子コンピューティングの時代には、量子エラー緩和技術を通じてノイズ効果を抑え、量子デバイスの計算能力を高めることが不可欠である。
最も効果的なノイズ非依存誤差緩和スキームの1つは、一般化量子部分空間展開(GSE)法である。
本稿では,異なるノイズレベルを持つ量子状態のコピーを用いた誤り緩和量子状態を構成するフォールト・サブスペース法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-14T07:01:30Z) - Learning logical Pauli noise in quantum error correction [0.7264378254137809]
我々は、安定化器量子誤差補正の文脈における量子コンピュータの特性評価に焦点をあてる。
任意の安定化符号、サブシステム符号、データシンドローム符号に対して、パウリノイズによって引き起こされる論理的エラーチャネルを最小条件下でのシンドロームデータから推定できることを証明した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-19T18:00:06Z) - Noisy Quantum Kernel Machines [58.09028887465797]
量子学習マシンの新たなクラスは、量子カーネルのパラダイムに基づくものである。
消散と脱コヒーレンスがパフォーマンスに与える影響について検討する。
量子カーネルマシンでは,デコヒーレンスや散逸を暗黙の正規化とみなすことができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-26T09:52:02Z) - Measuring NISQ Gate-Based Qubit Stability Using a 1+1 Field Theory and
Cycle Benchmarking [50.8020641352841]
量子ハードウェアプラットフォーム上でのコヒーレントエラーを, サンプルユーザアプリケーションとして, 横フィールドIsing Model Hamiltonianを用いて検討した。
プロセッサ上の物理位置の異なる量子ビット群に対する、日中および日中キュービット校正ドリフトと量子回路配置の影響を同定する。
また,これらの測定値が,これらの種類の誤差をよりよく理解し,量子計算の正確性を評価するための取り組みを改善する方法についても論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-08T23:12:55Z) - Characterizing quantum instruments: from non-demolition measurements to
quantum error correction [48.43720700248091]
量子情報処理では、量子演算はしばしば古典的なデータをもたらす測定とともに処理される。
非単位の動的プロセスは、一般的な量子チャネルの記述が時間進化を記述するのに失敗するシステムで起こりうる。
量子測定は古典的な出力と測定後の量子状態の両方を計測するいわゆる量子機器によって正しく扱われる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-13T18:00:13Z) - Experimental violations of Leggett-Garg's inequalities on a quantum
computer [77.34726150561087]
単一および多ビット系におけるLeggett-Garg-Bellの不等式違反を実験的に観察する。
本分析では, 量子プラットフォームの限界に注目し, 上記の相関関数は, 量子ビットの数や回路深さが大きくなるにつれて, 理論的予測から逸脱することを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-06T14:35:15Z) - Achieving fault tolerance against amplitude-damping noise [1.7289359743609742]
我々は,振幅減衰雑音の存在下で,フォールトトレラントな量子コンピューティングコンポーネントのプロトコルを開発する。
フォールトトレラントなエンコードガジェットの集合を記述し、ノイズの擬似閾値を計算する。
我々の研究は、量子フォールトトレランスのアイデアをターゲット雑音モデルに適用する可能性を実証している。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-12T14:59:54Z) - Impact of correlations and heavy-tails on quantum error correction [0.0]
重み付き分布から回転角を引いた場合,空間的および時間的に相関した単一量子ビット回転誤差は,量子回路の重み付き誤差につながることを示した。
これにより量子誤差の補正が分解され、還元されるか、場合によっては符号化された論理量子ビットが保護されない。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-27T19:00:07Z)
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。