論文の概要: Scalable quantum error mitigation with phase-cycled dynamical decoupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.12227v1
- Date: Sat, 15 Nov 2025 14:04:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-18 14:36:23.689065
- Title: Scalable quantum error mitigation with phase-cycled dynamical decoupling
- Title（参考訳）: 位相サイクル動的デカップリングによるスケーラブル量子誤差低減
- Authors: Weibin Ni, Zhijie Li, Guanyu Qu, Zhecheng Sun, Jiale Dai, Fazhan Shi, Lei Sun,
- Abstract要約: 動的デカップリングのための非マルコフ量子誤差緩和法としてアダマール位相サイクルを構築した。
準磁性分子やダイヤモンド中の窒素空孔中心に埋め込まれた固体電子スピン量子ビットをアンサンブルするために,その誤差軽減能力を利用する。
スケーラブルな量子エラー軽減と抑制の統合により、ノイズの多い量子ビットと制御ハードウェアを備えた量子技術の開発が容易になる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.427812484896275
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The realization of quantum technologies in the Noisy Intermediate-Scale Quantum era is severely constrained by qubit decoherence and control errors, presenting fundamental challenges to achieving quantum advantages. Dynamical decoupling is a widely used, powerful technique for decoherence error suppression. However, it is susceptible to control errors, making non-robust sequences like UDD impractical to implement and robust ones like CPMG to significantly overestimate decoherence times. This overestimation issue remains largely unexplored in the past few decades, leading to many reports of exceptionally long yet plausible decoherence times across various qubit platforms. Here, we construct Hadamard phase cycling as a non-Markovian quantum error mitigation method for dynamical decoupling. This method exploits group structure to design phase configurations of equivalent ensemble quantum circuits, effectively eliminates circuit outputs generated from erroneous dynamics, and scales linearly with circuit depth. Harnessing its error mitigation capability for ensemble solid-state electron spin qubits embedded in paramagnetic molecules and nitrogen-vacancy centers in diamond enables accurate acquisition of decoherence times. Applying Hadamard phase cycling on single trapped ion and superconducting transmon qubits effectively preserves their state fidelity during dynamical decoupling. The integration of scalable quantum error mitigation and suppression would facilitate the development of quantum technologies with noisy qubits and control hardware.
- Abstract（参考訳）: 雑音中間スケール量子時代の量子技術の実現は、量子ビットのデコヒーレンスと制御誤差によって厳しく制約され、量子優位性を達成するための根本的な課題が提示される。
動的デカップリング(Dynamical Decoupling)は、デコヒーレンスエラーの抑制に広く用いられている強力な手法である。
しかし、エラーを制御できないため、UDDのような非破壊的なシーケンスは実装が不可能であり、CPMGのような堅牢なシーケンスはデコヒーレンス時間を著しく過大評価する。
この過大評価問題は、過去数十年でほとんど未解明のままであり、様々なキュービットプラットフォームにまたがる非常に長い、そしてもっともらしいデコヒーレンスタイムに関する多くの報告につながった。
そこで我々は,非マルコフ量子誤差緩和法としてアダマール位相サイクルを構築した。
この方法はグループ構造を利用して等価アンサンブル量子回路の位相構成を設計し、誤って発生する回路出力を効果的に排除し、回路深さと線形にスケールする。
準磁性分子やダイヤモンド中の窒素空孔中心に埋め込まれた固体電子スピン量子ビットの誤差軽減能力は、デコヒーレンスの正確な取得を可能にする。
アダマール相サイクリングを単一イオンに応用し、超伝導トランスモン量子ビットは動的デカップリング中にその状態の忠実さを効果的に維持する。
スケーラブルな量子エラー軽減と抑制の統合により、ノイズの多い量子ビットと制御ハードウェアを備えた量子技術の開発が容易になる。
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