論文の概要: Universality in the Anticoncentration of Noisy Quantum Circuits at Finite Depths

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.14975v1
• Date: Wed, 20 Aug 2025 18:00:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-22 16:26:46.053307
• Title: Universality in the Anticoncentration of Noisy Quantum Circuits at Finite Depths
• Title（参考訳）: 有限深さにおけるノイズ量子回路の反集束の普遍性
• Authors: Arman Sauliere, Guglielmo Lami, Corentin Boyer, Jacopo De Nardis, Andrea De Luca,
• Abstract要約: 本研究では,異なるノイズ源の存在下での量子回路の反集束特性について検討する。 浅い深度では、ノイズ効果は摂動的に小さく、中間状態では、回路誘起のゆらぎとノイズは等速で競合する。 深い状態下では、出力分布はノイズ強度が指数関数的に小さい補正まで効果的に古典的になる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study the anticoncentration properties of quantum circuits in the presence of different sources of noise. In the \textit{weak-noise regime}, we show that different types of noise act in a similar fashion, leading to a universal distribution for the probability of a given bit-string, largely independent of the specific noise channel or circuit architecture. In addition, we can identify three distinct depth-dependent regimes, each signaled by a different scaling of cross-entropy benchmarking (XEB) fidelity over time. In the shallow-depth regime, noise effects are perturbatively small; in the intermediate regime, circuit-induced fluctuations and noise compete on equal footing; and in the deep-depth regime, the output distribution becomes effectively classical, up to corrections that are exponentially small in the noise strength. We provide quantitative predictions for the anticoncentration of generic circuits at finite depth, which we benchmark with numerical simulations giving perfect agreement even for shallow circuits. Our findings are directly applicable to current quantum processors and demonstrate universal behavior beyond random-matrix-theory regimes which are only applicable at large depths.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,異なるノイズ源の存在下での量子回路の反集束特性について検討する。 textit{weak-noise system} では、異なる種類のノイズが同様の方法で作用し、特定のノイズチャネルや回路アーキテクチャに大きく依存せず、与えられたビットストリングの確率の普遍的な分布をもたらすことを示す。 さらに3つの異なる深さ依存型レギュレーションを識別でき、それぞれが時間とともに異なるスケールのクロスエントロピー・ベンチマーク(XEB)フィデリティによって信号される。 浅層構造では、ノイズ効果は摂動的に小さく、中間構造では、回路誘起のゆらぎとノイズが等間隔で競合し、深層構造では、ノイズ強度が指数的に小さい補正まで、出力分布は効果的に古典的になる。 有限深度での汎用回路のアンチ集中を定量的に予測し,浅部回路においても完全一致する数値シミュレーションを用いてベンチマークを行った。 我々の発見は、現在の量子プロセッサに直接適用でき、大深度でしか適用できないランダム行列理論の体系を超えた普遍的な振舞いを示す。

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