論文の概要: Uncovering and Circumventing Noise in Quantum Algorithms via Metastability

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.09821v1
• Date: Fri, 14 Nov 2025 01:11:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-14 22:53:22.508369
• Title: Uncovering and Circumventing Noise in Quantum Algorithms via Metastability
• Title（参考訳）: メタスタビリティによる量子アルゴリズムのノイズの発見と発生
• Authors: Antonio Sannia, Pratik Sathe, Luis Pedro García-Pintos,
• Abstract要約: ノイズはフォールトトレラント量子コンピュータを実現する上で最大の課題である。 メタスタビリティ現象を利用した新しいノイズ回避戦略を実験的に検証した。 量子ハードウェアノイズが転移性を示す場合、ディジタルアルゴリズムとアナログアルゴリズムの両方がノイズ認識方式で設計可能であることを示す。
• 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: The presence of noise is the primary challenge in realizing fault-tolerant quantum computers. In this work, we introduce and experimentally validate a novel strategy to circumvent noise by exploiting the phenomenon of metastability, where a dynamical system exhibits long-lived intermediate states. We demonstrate that if quantum hardware noise exhibits metastability, both digital and analog algorithms can be designed in a noise-aware fashion to achieve intrinsic resilience. We develop a general theoretical framework and introduce an efficiently computable noise resilience metric that avoids the need for full classical simulation of the quantum algorithm. We illustrate the use of our framework with applications to variational quantum algorithms and analog adiabatic state preparation. Crucially, we provide experimental evidence supporting the presence of metastable noise in gate-model quantum processors as well as quantum annealing devices. Thus, we establish that the intrinsic nature of noise in near-term quantum hardware can be leveraged to inform practical implementation strategies, enabling the preparation of final noisy states that more closely approximate the ideal ones.
• Abstract（参考訳）: ノイズの存在は、フォールトトレラント量子コンピュータの実現における主要な課題である。 本研究では, メタスタビリティ現象を利用して, 長期間の中間状態を示す新しいノイズ回避戦略を, 実験的に導入し, 実験的に検証する。 量子ハードウェアノイズが転移性を示す場合、デジタルアルゴリズムとアナログアルゴリズムの両方が、固有のレジリエンスを実現するために、ノイズ認識方式で設計可能であることを実証する。 我々は、量子アルゴリズムの古典的シミュレーションの完全性を回避するため、一般的な理論的枠組みを開発し、効率よく計算可能なノイズレジリエンス指標を導入する。 本稿では,変分量子アルゴリズムとアナログ断熱状態生成への応用について述べる。 重要なことは、ゲートモデル量子プロセッサや量子アニールデバイスにおける準安定ノイズの存在を裏付ける実験的な証拠を提供する。 そこで,近い将来の量子ハードウェアにおけるノイズの本質的な性質を生かして,実用的な実装戦略を立案し,理想的なノイズをより密に近似したファイナルノイズ状態の調製を可能にする。

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