論文の概要: Closed-Loop Phase-Coherence Compensation for Superconducting Qubits Integrated Computational and Hardware Validation of the Aurora Method

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.20741v1
• Date: Tue, 25 Nov 2025 17:17:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-27 18:37:58.803614
• Title: Closed-Loop Phase-Coherence Compensation for Superconducting Qubits Integrated Computational and Hardware Validation of the Aurora Method
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットの閉ループ位相コヒーレンス補償によるオーロラ法の計算・ハードウェア検証
• Authors: Futoshi Hamanoue,
• Abstract要約: オーロラDD(Aurora-DD)は、グローバル位相オフセットの符号に基づくフィードバック更新を統合する位相コヒーレンス補償法である。 Delta phi* はハードウェア上で事前校正された位相補償としてデプロイされる。 オーロラDDは、測定された期待値Z>の平均二乗誤差を著しく低減し、位相設定 phi = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 に対して、n=30 のランダム化試行で68〜97% 改善する。 全体としては、Aurora-DDを実用的で安定的でハードウェア互換の位相コヒーレンス補償器としてサポートした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present an emulator-based and hardware feasibility study of Aurora-DD, a phase-coherence compensation method that integrates a sign-based feedback update of a global phase offset (Delta phi) with a fixed-depth XY8 dynamical decoupling (DD) scaffold. The feedback optimization is performed offline on a calibrated emulator and the resulting Delta phi* is deployed as pre-calibrated phase compensation on hardware. This represents an "offline closed-loop, online open-loop" feasibility demonstration. Using an Aer-based emulator calibrated with ibm_fez device parameters, Aurora-DD achieves substantial reductions in mean-squared error of the measured expectation value <Z>, yielding 68-97% improvement across phase settings phi = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 over n=30 randomized trials. These large-n emulator results provide statistically stable evidence that the combined effect of XY8 and Delta phi* suppresses both dephasing and systematic phase bias. On real superconducting hardware (ibm_fez), we perform a small-sample (n=3) multi-phase validation campaign. Aurora-DD yields point estimates corresponding to approximately 99.2-99.6% reduction in absolute error relative to a no-DD baseline across all tested phase points. These hardware numbers are reported transparently as feasibility evidence under tight queue and credit constraints. In contrast, the auxiliary Aurora+ZNE branch exhibits instability: shallow two-point ZNE occasionally amplifies calibration inconsistencies and produces large error outliers. We therefore relegate ZNE analysis to the Appendix and position Aurora-DD (without ZNE) as the primary contribution. Overall, the combined results support pre-calibrated Aurora-DD as a practical, stable, and hardware-compatible phase-coherence compensator for NISQ devices in single-qubit settings.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,グローバル位相オフセット(Delta phi)と固定深度XY8動的デカップリング(DD)の符号に基づくフィードバック更新を統合する位相コヒーレンス補償法であるAurora-DDのエミュレータベースおよびハードウェア実現可能性について述べる。 フィードバック最適化は、校正エミュレータ上でオフラインで行われ、その結果のDelta phi*は、ハードウェア上で予め校正された位相補償として展開される。 これは、"オフラインのクローズドループ、オンラインのオープンループ"の実現可能性を示す。 ibm_fez デバイスパラメータを校正した Aer ベースのエミュレータを用いて、Aurora-DD は、測定された期待値<Z>の平均2乗誤差を著しく低減し、位相設定 phi = 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 over n=30 ランダム化試験で68-97% 改善した。 これらの大きなnエミュレータの結果は、XY8とDelta phi*の複合効果がデフォーカスと系統的な位相バイアスの両方を抑制するという統計的に安定した証拠を提供する。 実際の超伝導ハードウェア(ibm_fez)では,小サンプル(n=3)多相検証を行う。 オーロラ-DDは、テストされた全ての位相点における非DDベースラインに対する絶対誤差の約99.2-99.6%の減少に対応する点推定を出力する。 これらのハードウェア番号は、厳密なキューとクレジット制約の下で実現可能性証拠として透過的に報告される。 一方、補助的なオーロラ+ZNE分岐は不安定性を示しており、浅い2点ZNEは時折校正の不整合を増幅し、大きなエラーアウトリーを発生させる。 そこで我々は、ZNE解析を Appendix に還元し、(ZNE を含まない) Aurora-DD を主貢献とする。 合計して、Aurora-DDは、単一ビット設定でNISQデバイスのための実用的で安定的でハードウェア互換の位相コヒーレンス補償器として、事前校正されたAurora-DDをサポートする。

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