論文の概要: Non-Markovianity in Quantum Information Processing: Interplay with Quantum Error Mitigation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.20224v1
- Date: Thu, 23 Oct 2025 05:17:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 03:08:17.430292
- Title: Non-Markovianity in Quantum Information Processing: Interplay with Quantum Error Mitigation
- Title（参考訳）: 量子情報処理における非マルコビアン性:量子エラー除去との相互作用
- Authors: Suguru Endo, Hideaki Hakoshima, Tomohiro Shitara,
- Abstract要約: 非マルコフ力学の負性性は自然に量子エラー補正(QEC)と量子テレポーテーションで現れる。
次に,量子情報処理における負性は,ゲージサブシステムの測定結果に基づくフィードバック操作の結果として現れることを示す。
- 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: Non-Markovian dynamics are typically present in the dynamics of open quantum systems. Despite the rich structure of non-Markovian dynamics, their relevance to quantum information processing (QIP) has been rarely discussed. In this work, we demonstrate that the negativity of the dynamics, a characteristic of non-Markovian dynamics, naturally arises in quantum error correction (QEC) and quantum teleportation. The negativity in open quantum systems is naturally attributed to the information backflow from the environment. We partition the whole Hilbert space into the logical subsystem and the gauge subsystem. The logical subsystem stores the quantum information for QIP, while the gauge subsystem stores the information for recovery of the logical information, i.e., the syndrome measurement outcomes for quantum error correction and Bell measurement outcomes for successful teleportation. We then show that the negativity in quantum information processing appears as a consequence of the feedback operation based on the measurement outcomes of the gauge subsystem. Finally, we show that the negativity of non-Markovianity in QIP reduces the sampling cost of quantum error mitigation (QEM), shedding light on the importance of combination strategies of QEC and QEM in a practical QIP.
- Abstract（参考訳）: 非マルコフ力学は一般に開量子系の力学に存在している。
非マルコフ力学の豊富な構造にもかかわらず、量子情報処理(QIP)との関連性はほとんど議論されていない。
本研究では、非マルコフ力学の特徴である力学の負性性が量子誤り補正(QEC)や量子テレポーテーションにおいて自然に現れることを示した。
オープン量子系の負性性は自然に環境からの情報逆流に起因する。
ヒルベルト空間全体を論理部分系とゲージ部分系に分割する。
論理サブシステムはQIPの量子情報を格納し、ゲージサブシステムは論理情報の回復のための情報、すなわち、量子エラー補正のためのシンドローム測定結果と、テレポーテーションの成功のためのベル測定結果を保存する。
次に,量子情報処理における負性は,ゲージサブシステムの測定結果に基づくフィードバック操作の結果として現れることを示す。
最後に,QIPにおける非マルコビアン性の負性は量子誤差緩和(QEM)のサンプリングコストを低減し,QIPにおけるQECとQEMの組み合わせ戦略の重要性に光を当てることを示す。
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