論文の概要: Taming coherent noise with teleportation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.04947v1
• Date: Thu, 07 Aug 2025 00:29:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-08 18:59:39.669543
• Title: Taming coherent noise with teleportation
• Title（参考訳）: テレポーテーションによるコヒーレントノイズの処理
• Authors: Kathleen Chang, Qile Su, Shruti Puri,
• Abstract要約: コヒーレントエラーは、量子コンピューティングと量子誤り訂正におけるいくつかの新しい課題を示す。 コヒーレントエラーは、長い回路上で構成的に干渉し、パウリノイズと比較して全体の故障率を大幅に上昇させる。 コヒーレントエラー下でのQECの性能を数値的に推定することは困難である。
• 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: Compared to the more widely studied Pauli errors, coherent errors present several new challenges in quantum computing and quantum error correction (QEC). For example, coherent errors may interfere constructively over a long circuit and significantly increase the overall failure rate compared to Pauli noise. Additionally, there is so far no analytical proof for a topological code threshold under coherent errors. Moreover, it is hard to even numerically estimate the performance of QEC under coherent errors as their effect in a Clifford circuit cannot be efficiently classically simulated. In this work, we demonstrate that teleportation effectively tailors coherent errors into Pauli errors, for which analytical and numerical results are abundant. We first show that repeated teleportation of a single qubit decoheres errors, and the average infidelity grows at worst linearly with the number of teleportations, similar to Pauli errors. We then analyze a physically motivated pure $Z$-coherent error model for teleported CSS codes in which over-rotation errors accompany every gate, and find that such an error model is equivalent to a Pauli error model. Our result implies that the performance of a CSS code implemented via teleportation-based error correction or measurement-based error correction with such coherent noise can be efficiently simulated on a classical computer and has an analytically provable threshold. The intrinsic noise-tailoring property of teleportation may ultimately remove the need for randomized compiling in teleportation-based quantum computing schemes.
• Abstract（参考訳）: より広く研究されているパウリの誤差と比較すると、コヒーレントエラーは量子コンピューティングと量子エラー補正(QEC)におけるいくつかの新しい課題を示す。 例えば、コヒーレントエラーは長い回路上で構成的に干渉し、パウリノイズと比較して全体の故障率を大幅に上昇させる。 さらに、コヒーレントエラーの下で位相符号しきい値の解析的証明は今のところ存在しない。 さらに、クリフォード回路におけるQECの効果を古典的に効率的にシミュレーションできないため、コヒーレントな誤差下でのQECの性能を数値的に推定することも困難である。 本研究では,解析的および数値的結果が豊富であるパウリ誤差に対して,テレポーテーションがコヒーレントな誤差を効果的に調整できることを実証する。 まず、単一量子ビットの繰り返しの遠隔伝送がエラーをデコヒーレントし、平均的不忠実度は、パウリのエラーと同様のテレポーテーションの数で最悪の直線的に増加することを示す。 次に、オーバーローテーションエラーが各ゲートに付随するテレポートされたCSSコードに対して、物理的に動機付けられた純粋なZ$コヒーレントエラーモデルを分析し、そのようなエラーモデルがパウリエラーモデルと等価であることを示す。 この結果から,従来のコンピュータでは,伝送に基づく誤り訂正や測定に基づく誤り訂正によって実装されたCSSコードの性能を効率的にシミュレートすることができ,解析的に証明可能なしきい値を有することがわかった。 テレポーテーションの固有のノイズ調整特性は、最終的にテレポーテーションベースの量子コンピューティングスキームにおけるランダム化コンパイルの必要性を取り除く可能性がある。

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