論文の概要: Correcting quantum errors using a classical code and one additional qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05008v1
• Date: Mon, 06 Oct 2025 16:52:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-07 16:52:59.993509
• Title: Correcting quantum errors using a classical code and one additional qubit
• Title（参考訳）: 古典符号と1つの追加量子ビットを用いた量子誤差の補正
• Authors: Tenzan Araki, Joseph F. Goodwin, Zhenyu Cai,
• Abstract要約: 本稿では,古典的なビットフリップコードに対して任意のパウリ雑音を補正するプロトコルであるH-VEC(Hdamard-based Virtual Error Correction)を紹介する。 H-VECはエラーチャネルを事実上フィルタリングし、ノイズを純粋なY型エラーに投影し、その後、古典的コードのネイティブデコードアルゴリズムを用いて修正する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classical error-correcting codes are powerful but incompatible with quantum noise, which includes both bit-flips and phase-flips. We introduce Hadamard-based Virtual Error Correction (H-VEC), a protocol that empowers any classical bit-flip code to correct arbitrary Pauli noise with the addition of only a single ancilla qubit and two layers of controlled-Hadamard gates. Through classical post-processing, H-VEC virtually filters the error channel, projecting the noise into pure Y-type errors that are subsequently corrected using the classical code's native decoding algorithm. We demonstrate this by applying H-VEC to the classical repetition code. Under a code-capacity noise model, the resulting protocol not only provides full quantum protection but also achieves an exponentially stronger error suppression (in distance) than the original classical code, and even larger improvements over the surface code while using much fewer qubits, simpler checks and straight-forward decoding. H-VEC comes with a sampling overhead due to its post-processing nature. It represents a new hybrid quantum error correction and mitigation framework that redefines the trade-offs between physical hardware requirements and classical processing for error suppression.
• Abstract（参考訳）: 古典的な誤り訂正符号は強力だが、ビットフリップと位相フリップの両方を含む量子ノイズとは互換性がない。 アダマールをベースとした仮想誤差補正(H-VEC)は,古典的なビットフリップコードで任意のパウリ雑音を補正するプロトコルである。 古典的な後処理を通じて、H-VECはエラーチャネルを事実上フィルタリングし、ノイズを純粋なY型エラーに投影し、その後、古典的なコードのネイティブデコードアルゴリズムを用いて修正する。 古典的繰り返し符号にH-VECを適用することでこれを実証する。 コード容量ノイズモデルの下では、結果として得られるプロトコルは完全な量子保護を提供するだけでなく、元の古典的なコードよりも指数関数的に強いエラー抑制(距離)を達成する。 H-VECは後処理の性質のためサンプリングオーバーヘッドが伴う。 これは、物理ハードウェア要求とエラー抑制のための古典的な処理の間のトレードオフを再定義する、新しいハイブリッドな量子エラー補正と緩和フレームワークである。

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