論文の概要: On Quantum Computation Using Bias-Preserving Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.07532v1
- Date: Wed, 08 Oct 2025 20:49:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-10 17:54:14.725496
- Title: On Quantum Computation Using Bias-Preserving Gates
- Title（参考訳）: バイアス保存ゲートを用いた量子計算について
- Authors: Debadrito Roy, Aryaman Manish Kolhe, V. Lalitha, Navin Kashyap,
- Abstract要約: 計算がZバイアス(またはXバイアス)をノイズに維持するゲートのみを使用するようにすることは有用である。
任意のZバイアス保存ゲートは、集合 X,R_z(theta),CNOT,CCNOT のゲートのみを用いて任意に近似できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.034739490820969
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Certain types of quantum computing platforms, such as those realized using Rydberg atoms or Kerr-cat qubits, are natively more susceptible to Pauli-Z noise than Pauli-X noise, or vice versa. On such hardware, it is useful to ensure that computations use only gates that maintain the Z-bias (or X-bias) in the noise. This is so that quantum error-correcting codes tailored for biased-noise models can be used to provide fault-tolerance on these platforms. In this paper, we follow up on the recent work of Fellous-Asiani et al. (npj Quantum Inf., 2025) in studying the structure and properties of bias-preserving gates. Our main contributions are threefold: (1) We give a novel characterization of Z-bias-preserving gates based on their decomposition as a linear combination of Pauli operators. (2) We show that any Z-bias-preserving gate can be approximated arbitrarily well using only gates from the set {X,R_z(\theta),CNOT,CCNOT}, where \theta is any irrational multiple of 2\pi. (3) We prove, by drawing a connection with coherence resource theory, that any Z-bias-preserving logical operator acting on the logical qubits of a Calderbank-Shor-Steane (CSS) code can be realized by applying Z-bias-preserving gates on the physical qubits. Along the way, we also demonstrate that Z-bias-preserving gates are far from being universal for quantum computation.
- Abstract（参考訳）: Rydberg原子やKerr-cat量子ビットを用いて実現された量子コンピューティングプラットフォームのようなある種の量子コンピューティングプラットフォームは、パウリXノイズよりもパウリZノイズに生まれつき感受性が高い。
このようなハードウェア上では、計算がノイズ中のZバイアス(またはXバイアス)を維持するゲートのみを使用するようにしておくことが有用である。
これにより、バイアスノイズモデルに適した量子誤り訂正符号が、これらのプラットフォームにフォールトトレランスを提供するために使用できる。
本稿では,近年のFellous-Asiani et al (npj Quantum Inf., 2025) のバイアス保存ゲートの構造と性質について述べる。
主な貢献は次の3つである: 1) パウリ作用素の線形結合としての分解に基づくZバイアス保存ゲートの斬新な特徴を与える。
2) 任意のZバイアス保存ゲートは、集合 {X,R_z(\theta),CNOT,CCNOT} のゲートのみを用いて任意に近似できることを示す。
(3) コヒーレンス資源理論との結びつきから, カルダーバンク・ソー・ステア (CSS) 符号の論理量子ビットに作用する任意のZバイアス保存論理作用素が, 物理量子ビットにZバイアス保存ゲートを適用することにより実現可能であることを証明した。
その過程では、Zバイアス保存ゲートが量子計算の普遍性には程遠いことも示している。
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