論文の概要: Color code thresholds under circuit-level noise beyond the Pauli framework

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.05719v1
• Date: Fri, 07 Nov 2025 21:24:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-11 21:18:44.545523
• Title: Color code thresholds under circuit-level noise beyond the Pauli framework
• Title（参考訳）: パウリフレームワークを超える回路レベルの雑音下でのカラーコードしきい値
• Authors: Francesco Pio Barone, Daniel Jaschke, Ilaria Siloi, Simone Montangero,
• Abstract要約: ノイズの多い量子回路における誤りを補正する能力について、量子エラー訂正符号を評価する。 このタスクは、パウリノイズモデルを考慮することにより、しばしばトラクタブルな量子回路の広範なシミュレーションを必要とする。 より一般的なノイズモデルの下でカラーコードのしきい値を推定することにより、回路レベルのノイズをパウリフレームワークを超えて拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A quantum error correction code is assessed over its ability to correct errors in noisy quantum circuits. This task requires extensive simulations of faulty quantum circuits, which are often made tractable by considering stochastic Pauli noise models, as they are compatible with efficient classical simulation techniques. However, such noise models do not fully capture the variety of physical error mechanisms encountered in realistic quantum platforms. In this work, we extend circuit-level noise modeling beyond the Pauli framework by estimating the threshold of the color code under more general noise models. Specifically, we consider two representative non-Pauli error channels: a systematic $X$-rotation model that introduces coherent over-rotations, and an amplitude damping channel that captures relaxation processes. These models are incorporated at the circuit level into color code circuits using a Tree Tensor Network ansatz. Our simulations demonstrate that tensor network simulations enable accurate threshold estimation under non-Pauli noise for color codes up to distance $d=7$ (73 qubits). Comparing our results with the Pauli twirling approximations of the noise models, we find that coherent over-rotations yield systematically higher error rates, deviating from the Pauli twirling approximation as the code distance increases.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い量子回路における誤りを補正する能力について、量子エラー訂正符号を評価する。 このタスクは、しばしば確率的なパウリノイズモデルを考えることで、効率的な古典的シミュレーション手法と互換性があるため、トラクタブルな量子回路の広範なシミュレーションを必要とする。 しかし、そのようなノイズモデルは、現実的な量子プラットフォームで発生する様々な物理誤差メカニズムを完全には捉えていない。 本研究では,より一般的な雑音モデルの下で色符号の閾値を推定することにより,回路レベルのノイズモデリングをパウリフレームワークを超えて拡張する。 具体的には、コヒーレントオーバーローテーションを導入した系統的な$X$ローテーションモデルと、緩和過程を捉える振幅減衰チャネルの2つの代表的な非パウリエラーチャネルについて考察する。 これらのモデルは、ツリーテンソルネットワークアンサッツを用いて、カラーコード回路に回路レベルで組み込まれている。 テンソルネットワークシミュレーションにより,距離$d=7$ (73 qubits)のカラーコードに対して,非パウリ雑音下での精度の高いしきい値推定が可能であることを示す。 ノイズモデルのパウリツイリング近似と比較すると、コヒーレントな過回転は、符号距離が増加するにつれて、パウリツイリング近似から逸脱して、体系的に高い誤差率をもたらすことが分かる。

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